專利名稱：具有高操作重復性和穩(wěn)定性的內燃機燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有高操作重復性和穩(wěn)定性的內燃機燃料噴射系統(tǒng)。
背景技術：
通常，燃料噴射系統(tǒng)包括多個燃料電子噴射器，每個均設置有計量伺服閥，計量伺服閥包括提供有增壓燃料的控制室并設置有燃料出口，燃料出口通常借助于彈性推動裝置 (elastic urging means)由開/關元件關閉。操作該開/關元件，以通過與彈性推動裝置相對作用的電子致動器(actuator)打開控制室的燃料出口而噴射燃料?？刂剖抑械娜剂蠅毫ψ饔糜趪娚淦鞅倔w中軸向移動的控制桿，該控制桿與霧化器針接合軸向移動，以打開和關閉霧化器噴嘴中的燃料噴射孔。燃料噴射系統(tǒng)進一步包括電子控制單元，程控(program)為對電動致動器提供相應的電氣命令，以執(zhí)行每次燃料噴射?？刂茥U相對于電氣命令移動的時間延遲取決于作用于計量伺服閥開/關元件上的推動裝置的預加載荷，并取決于控制室的容積以及燃料入口和出口之間的截面比。為改進發(fā)動機性能，EP 1657422和EP 1795738描述了一種燃料噴射系統(tǒng)，其中， 在預定的發(fā)動機操作條件下(基于發(fā)動機速度、載荷、冷卻劑溫度等)，在發(fā)動機氣缸中的燃料噴射階段和相應的燃料燃燒階段中，電子控制單元至少提供一預定持續(xù)時間的第一電氣命令以執(zhí)行預燃料噴射(Pilot fuel injection)以及隨后的一持續(xù)時間的電氣命令以執(zhí)行主燃料噴射，該持續(xù)時間取決于發(fā)動機操作條件。兩個電氣命令在時間上以電氣駐留時間(electrical dwell time)隔開，使得開始主燃料噴射不中斷預燃料噴射，即，燃料噴射階段的瞬間燃料流速設定為所謂的“雙峰曲線(two-hump profile)”。

發(fā)明內容
本申請人根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，在上述專利所述的燃料噴射系統(tǒng)中，一旦用于預燃料噴射和主燃料噴射的電氣命令的持續(xù)時間、預燃料噴射過程中的燃料壓力以及通常以體積表示的所噴射燃料量基于發(fā)動機操作條件而固定，則經(jīng)由預燃料噴射和主燃料噴射噴入發(fā)動機氣缸中的所噴射燃料總量作為整體根據(jù)電氣控制單元發(fā)出的相應電氣命令之間的電氣駐留時間而變化。具體地，燃料電子噴射器(electroinjector)的兩種不同行為已經(jīng)確定為根據(jù)預燃料噴射和主燃料噴射電氣命令之間的電氣駐留時間而變化。事實上，可以確定一極限電氣駐留時間，在該極限電氣駐留時間之上，主燃料噴射期間噴射的燃料量不僅取決于相應電氣命令的持續(xù)時間，還取決于燃料壓力和預燃料噴射期間所噴射的燃料量(其為預設質量)，以及取決于燃料輸送管中設定的由預燃料噴射造成的燃料壓力振蕩 (pressure oscillation)，其中，燃料經(jīng)由燃料輸送管輸送到燃料電子噴射器。如果用于預燃料噴射和主燃料噴射的電氣命令之間的電氣駐留時間短于該極限電氣駐留時間，則替代地，除上述因素(即，燃料壓力和預燃料噴射期間噴射的燃料量)夕卜， 主燃料噴射期間噴射的燃料量還受到多個因素的影響，即，兩個電氣命令之間的電氣駐留時間、關閉控制室燃料出口期間閥座上開/關元件的回彈(該回彈重新開啟控制室的燃料出口且影響控制室中的燃料壓力變化，且因此影響由其控制的控制桿的動態(tài))、主燃料噴射電氣命令開始時霧化器針的位置、以及計量伺服閥開/關元件的流體密封區(qū)附近設定的流體動態(tài)條件。此外，也有必要考慮燃料電子噴射器的老化，因為流體密封部件的磨損或具有極小間隙的相對活動部件的磨損嚴重影響了開/關元件的回彈，同時要考慮所謂的“結焦 (coking)”現(xiàn)象，其影響了霧化器噴嘴孔且基本上是因為燃燒室中高燃料噴射壓力與高溫組合生成的碳沉積的積淀導致的孔截面逐漸縮小，該“結焦”現(xiàn)象使得孔截面積減小，從而降低了燃料電子噴射器的燃料流量。如前所述，預燃料噴射實際上改變了提供主燃料噴射的電氣命令時燃料電子噴射器的流體動態(tài)條件。具體地，對于典型的出現(xiàn)在乘用機動車(passenger motor vehicle) 發(fā)動機應用中的l_3mm3區(qū)間中的預燃料噴射期間噴射燃料量以及典型的出現(xiàn)在工業(yè)機動車發(fā)動機應用中的5-7mm3區(qū)間中的預燃料噴射期間噴射燃料量而言，預燃料噴射電氣命令和主燃料噴射電氣命令之間的將這兩個行為隔開的極限電氣駐留時間大約為300 μ S。申請人:還根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，當預燃料噴射電氣命令與主燃料噴射電氣命令之間的電氣駐留時間短于前述極限電氣駐留時間時，且尤其當該電氣駐留時間變得非常短而導致預燃料噴射更大程度上妨礙到了隨后的主燃料噴射時，燃料噴射器的操作魯棒性 (robustness)會受到明顯的危害。即使可以對電子控制單元進行程控以便在燃料噴射器使用壽命期間改變用于預燃料噴射和主燃料噴射的電氣命令之間的電氣駐留時間，但任何情況下都不可能預先確定引入的校正量以使預燃料噴射期間和主燃料噴射期間的瞬間燃料流量持續(xù)具有雙峰曲線。 具體地，不可能保持預燃料噴射期間和主燃料噴射期間所噴射的燃料量之間的預定比不變；且由于其變化，因而可能會達到一個極限的情況，在這種情況下，兩次燃料噴射實質上融合為一次單一的燃料噴射，與此相關的是過量的燃料會被引入到燃燒室中，這不利地影響發(fā)動機廢氣排放。事實上，所述類型的已知燃料噴射系統(tǒng)中經(jīng)歷的缺點源于這樣一個事實，即，為了獲得預燃料噴射期間和主燃料噴射期間瞬間燃料流量的雙峰曲線，其中，在任何情況下，預燃料噴射(盡管相近)總能很好地與主燃料噴射進行識別和區(qū)分，所以，有必要在相應電氣命令之間設定一個非常短的電氣駐留時間。因此，當流體動態(tài)條件顯著變化時，且取決于之前所指的參數(shù)，開始重啟計量伺服閥以實現(xiàn)主燃料噴射，從而在發(fā)動機效率和污染物廢氣排放方面造成有害影響。以上缺點在燃料電子噴射器使用壽命期內增加迅速具體地，燃料電子噴射器中相對活動部件的磨損和諸如霧化器噴嘴孔結焦的現(xiàn)象改變電子噴射器性能曲線，諸如對于固定燃料壓力而言表示主燃料噴射期間噴射的燃料量相對于相應電氣命令持續(xù)時間的變化的所謂的“燃料流量曲線”，或者對于給定的燃料壓力和電氣命令持續(xù)時間而言表示預燃料噴射期間和隨后的主燃料噴射期間噴射的燃料總量作為整體相對于相應電氣命令之間的電氣駐留時間的變化的所謂的“臨近曲線”，下文會對該“臨近曲線”進行更全面的說明。 由于電子控制單元發(fā)出的電氣命令基于前述燃料電子噴射器的性能曲線，且由于不可能準確預見其因為磨損或結焦導致的隨著時間的變化，因此非常難以計算出使得電子控制單元
5能夠保證魯棒性操作的控制算法，在燃料電子噴射器的整個使用壽命期內，該魯棒性操作可以從一個燃料電子噴射器再現(xiàn)到另一個燃料電子噴射器。具體地，不可能訴諸寬域氧傳感器(UEGO)探針對每個燃料電子噴射器的映射連續(xù)校正變化，由于其位于所有發(fā)動機氣缸排氣歧管的下游且因此將分析平均廢氣排放。為了符合最新的嚴格的排氣排放限制，此類舉措也并不充分，因為，首先，一個燃料電子噴射器的性能曲線與另一燃料電子噴射器的性能曲線并不是完全重疊的；此外，如上所述，在所關心的操作范圍中，即使是預燃料噴射和主燃料噴射電氣命令之間的電氣駐留時間的最小變化也會導致燃料電子噴射器操作的顯著差異。本發(fā)明的一個目的是提供一種在一段時間內具有長期的高操作重復性和穩(wěn)定性的共軌燃料噴射系統(tǒng)，由此消除根據(jù)現(xiàn)有技術狀態(tài)的燃料噴射系統(tǒng)的缺點。根據(jù)本發(fā)明，以上目的通過如所附權利要求限定的內燃機共軌燃料噴射系統(tǒng)實現(xiàn)。


為了更好地理解本發(fā)明，此處僅通過實例且借助于

本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例，其中·圖1示意性示出了內燃機燃料噴射系統(tǒng)的燃料電子噴射器；以及 圖2到圖6示出了說明燃料噴射系統(tǒng)中物理量的發(fā)展變化(evolution)的圖示。
具體實施例方式在圖1中，由標號1表示高壓燃料噴射系統(tǒng)2的燃料電子噴射器整體，該高壓燃料噴射系統(tǒng)具體為共軌(common rail)燃料噴射系統(tǒng)，其用于內燃機(未示出)，且具體用于柴油機。燃料電子噴射器1包括中空噴射器本體3，其沿縱向軸線延伸且具有設計為通過高壓燃料輸送管連接至共軌的側向燃料入口 4，該共軌進而連接至燃料噴射系統(tǒng)2的高壓泵(未顯示)。噴射器本體3在霧化器5處結束，該霧化器主要包括噴嘴5，其通過管道6與燃料入口 4連通且具有設有燃料噴射孔的錐形頂。噴嘴通常通過具有錐形頂?shù)尼樞伍g板7 保持關閉，該針形間板設計為與噴嘴的錐形頂接合并且在霧化器內軸向移動，以在控制桿8 的作用下開啟和關閉噴嘴孔，該控制桿在噴射器本體3的底部中軸向移動。在一個不同的實施例中，針形閘板7制成為與控制桿8為單一件，因此可以直接開啟和關閉噴嘴孔。在噴射器本體3的頂部中容納有燃料計量伺服閥9，其可操作以控制控制桿8的移動。計量伺服閥9包括電動致動器10，其通過電子控制單元11程控以對于發(fā)動機氣缸的每個燃料噴射階段和相應的燃料燃燒周期而言為電動致動器10提供一個或多個電氣命令，以執(zhí)行相應的燃料噴射。在本申請說明書和權利要求書中，術語“電氣命令”表示具有預定持續(xù)時間和預定發(fā)展變化時間的電流信號。 計量伺服閥9進一步包括控制室12，其通過燃料入口通道13與燃料入口 4連通并且通過燃料出口通道14與燃料排放口(未顯示)連通，其通過與相應閥座協(xié)作的閘板15 開啟和關閉，其中，出口通道14布置為填充或排空控制室12，且因此使得控制桿8響應控制室12中的燃料壓力的減小或增大而執(zhí)行軸向開啟和關閉沖程，由此確定霧化器5的開啟和關閉并且因此確定進入相應發(fā)動機氣缸中的燃料噴射等。計量伺服閥9可以是電磁電動致動器(solenoid electric actuator) 10的類型， 或壓電電動致動器(piezoelectric electric actuator) 10的類型，且其可能是所謂的“不平衡”液壓結構的類型，其中，在關閉燃料出口通道14時，閘板15在一側受到燃料壓力的反作用并且在另一側受到通常由彈簧形成的推動裝置的反作用；或者其可能是所謂的“平衡” 液壓結構的類型，其中，在關閉燃料出口通道14時，閘板15只受到推動裝置的作用，因為燃料對閘板15的軸向推動基本為零。例如，從EP 1106816可知具有電磁電動致動器和不平衡液壓結構的計量伺服閥， 其中，閥座由錐形座形成，控制室的燃料出口通道的校準部在該座處分出(give out)，而閘板由在電動致動器作用下在軸套中滑動的桿所控制的球形成。從上述EP 1795738和EP 1621764可知具有電磁電動致動器和平衡液壓結構的計量伺服閥，其中，閘板由以流體密封方式在軸向固定閥桿上軸向滑動的軸套形成，燃料出口通道設置在此，而閥座由桿和凸緣之間的連接區(qū)所限定的環(huán)形臺肩形成，該凸緣制成為與桿成為單一件且桿由凸緣伸出，且其容納在噴射器本體中并以流體密封方式通過旋擰在內螺紋上的有螺紋線的環(huán)形螺母而與噴射器本體的臺肩保持軸向接觸。例如從W02009092507和W02009092484可獲知與上述兩個專利中所示不一樣的具有電磁電動致動器和平衡液壓結構的計量伺服閥。從EP 1612398和W02008138800可知具有壓電電動致動器和平衡液壓結構的計量伺服閥，其中，閘板由以流體密封方式在軸向固定的軸套上軸向滑動的桿形成，而閥座由軸套的環(huán)形臺肩形成。為了獲得高發(fā)動機效率并降低污染物廢氣排放，對發(fā)動機氣缸中的每個燃料燃燒周期而言，電子控制單元11程控為控制計量伺服閥9，使燃料電子噴射器1執(zhí)行包括預燃料噴射和隨后的主燃料噴射的燃料噴射階段，開始主燃料噴射不會中斷預燃料噴射。對于所述目的，在發(fā)動機氣缸中的每個燃料噴射階段，電子控制單元11程控為至少生成具有預定持續(xù)時間的第一電氣命令S1以操作電動致動器10且由此操作閘板15，并且使得控制桿8執(zhí)行第一開啟沖程和隨后相應的第一關閉沖程，以執(zhí)行預燃料噴射，并且生成持續(xù)時間作為發(fā)動機操作條件的函數(shù)的第二電氣命令&以操作電動致動器10且由此操作間板15，使得控制桿8執(zhí)行第二開啟沖程和隨后相應的第二關閉沖程，以執(zhí)行主燃料噴射。兩個電氣命令S1和&通過設計為Dt的電氣駐留時間在時間上隔開，該電氣駐留時間對于確定燃料噴射器1的操作穩(wěn)定性和魯棒性的作用會在下文更詳細地說明。預燃料噴射期間噴射的燃料量Vp基本上取決于燃料壓力，且與氣缸燃燒室容積成比例。具體地，在乘用機動車發(fā)動機的應用中，預燃料噴射期間噴射的燃料量為l_3mm3的區(qū)間，而在工業(yè)機動車發(fā)動機的應用中，該值增加到5-7mm3的區(qū)間。而主燃料噴射期間噴射的燃料量Vm不僅取決于發(fā)動機氣缸的容積，還取決于通過發(fā)動機速度和載荷限定的發(fā)動機操作點，且從在惰轉期間設定的最低值5mm3開始增加到最大扭矩(即，1900到200r.p.m)期間設定的處于55mm3區(qū)間(對發(fā)動機氣缸排量 (displacement)約為330cc的情況而言)或70mm3區(qū)間(對氣缸排量約為500cc的情況而言)的最大值。圖2示出了一條頂部曲線圖，其中，電子控制單元11提供的用于預燃料噴射和主燃料噴射的電氣命令S1和&的時間發(fā)展變化以虛線表示，而控制桿8響應電氣命令S1和 &相對于原點“零”的相應位移P(其中霧化器5關閉)以實線表示。此外，圖2示出了一條底部曲線圖，其中示出了預燃料噴射和主燃料噴射(分別以P和M標識且)期間噴射入發(fā)動機氣缸的瞬間燃料流量從的時間發(fā)展變化，其對應于控制桿8的位移P。在圖2的底部曲線中，可以理解的是，預燃料噴射和主燃料噴射在時間上是鄰接的，或者從不同的立足點來看，是通過基本為零的液壓駐留時間隔開的，其允許實現(xiàn)瞬間燃料流量A的雙峰曲線，該曲線進而允許實現(xiàn)電子噴射器ι操作穩(wěn)定性和魯棒性方面的給定優(yōu)勢，這一點會在下文更全面地進行論述。在圖2的頂部曲線圖中，可以理解的是，從T1表示的瞬間開始生成用于預燃料噴射的第一電氣命令S1并將其提供給燃料電子噴射器1，該命令的發(fā)展變化具有相對快速增長到最大值的上升段(Stretch)，以便給電動致動器10通電(energize)，然后就是具有比最大值小的值的勵磁維護段(excitation maintenance stretch)，最后就是在T2表示的瞬間終止的最終下降段。從Τ3表示的瞬間開始生成第二電氣命令&并將其提供給燃料電子噴射器1，使得控制桿8不是在已經(jīng)到達基于第一電氣命令S1發(fā)生的關閉沖程末端的時候才開始相應的開啟沖程，由此導致主燃料噴射，該主燃料噴射的開始不中斷預燃料噴射。具體地，為了準確獲得圖2底部圖所示的瞬間燃料流量&的雙峰曲線，瞬間T3形成為使得，控制桿8準確地在到達基于第一電氣命令Sl發(fā)生的關閉沖程的末端的瞬時開始基于第二電氣命令&發(fā)生的啟動沖程。與控制桿8未中斷的位移一樣，控制桿8作用于其上的針7也進行同樣的未中斷的位移，由此確定霧化器噴頭孔在基本為零的時間內關閉，對應于此的是的預燃料噴射與主燃料噴射之間的也基本為零的液壓駐留時間。而時間間隔T3-T2確定了上述兩個電氣命令S1和&之間的電氣駐留時間DT。第二電氣命令&也具有時間發(fā)展變化，該時間發(fā)展變化具有增加至最大值的上升段以對電動致動器10通電，隨之是具有比最大值小的值且持續(xù)時間比第一電氣命令S1的勵磁維護段的時間長的勵磁維護段。最后，第二電信號&的勵磁維護段之后就是最終下降段，其在T4表示的瞬間終止。假設主燃料噴射期間噴射的燃料量高于預燃料噴射期間噴射的燃料量，則在主燃料噴射期間，控制桿8執(zhí)行的開啟沖程長于其在預燃料噴射期間執(zhí)行的開啟沖程，尤其是在全載荷發(fā)動機操作條件下，其達到最大的升程(lift)。換句話說，在預燃料噴射期間，控制桿8的移動在所謂的“彈道(ballistic)”條件下發(fā)生，然而，在主燃料噴射期間，控制桿 8到達最大升程，以有利于主燃料噴射的魯棒性和可重復性。為更好地理解上述內容，圖3示出了分開考慮的(即，而不是形成連續(xù)燃料噴射的部分的)預燃料噴射和主燃料噴射之間的比較。具體地，在圖3中，P1和P2表示的曲線示出了控制桿8在分別響應于S1和&表示的各電氣命令的預燃料噴射和主燃料噴射期間隨著時間t的位移，其與圖2所示類似，且為了便于說明，顯示為從相同的瞬間T1開始。可以理解的是，盡管如此，但在預燃料噴射期間，控制桿8的移動為彈道型，C1所表示的升程在瞬間T6達到，在主燃料噴射期間，控制桿8在瞬間T7達到C2表示的升程，該升程保持恒定直至瞬間T8，然后在瞬間T8開始關閉沖程。還可理解的是，對應于第一電氣命令S1持續(xù)時間的時間間隔T1-T2如何比對應于控制桿8基于第一電氣命令S1發(fā)生的開啟沖程的時間間隔T5-T6短，這表明計量伺服閥9對電氣命令的響應比控制桿8迅速。以上參考專利中所述的燃料電子噴射器都具有這樣的特點，S卩，計量伺服閥對電氣命令響應迅速，尤其是那些控制室非常小的計量伺服閥。申請人已經(jīng)根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，在該類燃料電子噴射器中，通過以電氣駐留時間DT而在時間上間隔的電氣命令S1和&移動控制桿8 (這種間隔使得開始主燃料噴射不會中斷預燃料噴射)，如具體的情況一樣，確定了圖2所示的瞬間燃料流量從的雙峰曲線，其他條件保持不變，隨著電氣命令之間的電氣駐留時間DT發(fā)生變化，每個燃料噴射階段的整個噴射燃料總量，即，預燃料噴射和隨后的主燃料噴射的整個燃料總量變化顯著。具體地，隨著兩個電氣命令之間的電氣駐留時間DT減少，可能發(fā)生這樣的情況， 即，當控制桿還在處于由第一電氣命令確定的開啟沖程期間時第二電氣命令就開始了。這是非常不期望的情況，因為這會引起預燃料噴射和主燃料噴射部分重疊，這種重疊確定了引入的燃料量超過所期望的燃料量，由此引起相應的發(fā)動機操作不平衡以及廢氣排放惡化。這種情況在圖4中示出，其通過用實線和虛線比較性地示出了基于分別由兩個不同電氣駐留時間DT隔開的兩個電氣命令S1和&發(fā)生的瞬間燃料流量A和A的時間發(fā)展變化，一個較長(實線)，一個較短，極其短(虛線)?？梢岳斫獾氖?，隨著電氣駐留時間DT 減少，實線表示的瞬間燃料流量A的時間發(fā)展變化可能衰退為用虛線表示的瞬間燃料流量 ( ，且結果所噴射的燃料量超過所期望燃料量，該超過的量由陰影面積表示。圖5用實線表示了燃料電子噴射器的臨近曲線(approach curve)，且在說明書的引言部分進行了參考，其正是燃料噴射階段噴射的整個燃料總量V(通常以體積單位表示， 一般為mm3)的時間發(fā)展變化，該燃料噴射階段包括預燃料噴射和隨后的主燃料噴射(開始主燃料噴射不會中斷預燃料噴射，其根據(jù)用于預燃料和噴射主燃料噴射的相應電氣命令S1 和&之間的電氣駐留時間DT而變化)。具體地，圖5所示的臨近曲線已經(jīng)根據(jù)實驗基于具有EP 1795738和EP 1621764中所述的平衡液壓結構類型的計量伺服閥的燃料電子噴射器并在預定燃料壓力條件和用于預燃料噴射和主燃料噴射的預定電氣命令持續(xù)時間條件下確定。從臨近曲線的分析可以理解，對于電氣駐留時間DT短于一定的最小值以及長于一定的最大值(如在實例中考慮為分別大約等于60μ s和100 μ S)的情況而言，隨著電氣駐留時間DT增加，預燃料噴射和主燃料噴射中整個所噴射的燃料量總V將以非常高且基本上恒定的梯度不斷并快速減少。因此，在這些電氣駐留時間范圍內，即使部件磨損或結焦現(xiàn)象導致臨近曲線的最小變化(例如微小的水平移動)，但其會導致噴射到發(fā)動機氣缸中的整個燃料總量V發(fā)生顯著變化，從而證明燃料噴射難以重復。然而，對于由上述最小和最大值確定的中間范圍中的電氣駐留時間DT而言，其燃料總量V的變化與直接位于中間電氣駐留時間范圍外的電氣駐留時間DT獲得的燃料總量變化相比小得多，實際上可忽略。具體地，在中間電氣駐留時間范圍內，在乘用機動車發(fā)動機的應用中，燃料總量V基于時間40μ s的變化大約為3mm3，而在工業(yè)機動車發(fā)動機的應用中，其基于時間60 μ s的變化大約為6mm3。因此，在該中間電氣駐留時間范圍內，燃料總量V的變化至多是直接位于中間電氣駐留時間范圍外的電氣駐留時間DT獲得的燃料總量變化的四分之一，相差如此之大，以至于燃料總量在一級近似的程度上(to firstapproximation)基本上是恒定的，從而中間電氣駐留時間范圍內的電氣駐留時間DT的可能變化在實際上不會改變燃料總量V且因此證明燃料電子噴射器1的操作具有長期的高重復性和穩(wěn)定性。隨著中間電氣駐留時間范圍內電氣駐留時間DT的變化，燃料總量V的基本恒定性或相對減小的變化性在圖5所示的臨近曲線中通過ζ表示的一段示出，就所有的因果來看， 其可被認為相對于在前和在后段的斜率而言大約是水平的。此外，本申請人已經(jīng)根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，正是其中燃料總量V基本恒定或變化非常有限的中間電氣駐留時間范圍使得能夠實現(xiàn)圖2底部曲線所示的瞬間燃料流量仏的所期望雙峰曲線，而不是圖4中用虛線表示的瞬間燃料流量&的曲線，其中預燃料噴射在實際上與主燃料噴射是不可區(qū)分的。因此，從該實驗發(fā)現(xiàn)開始，一旦已經(jīng)基于發(fā)動機操作條件確定了在預燃料噴射和主燃料噴射期間要噴射的燃料量Vp和\，本發(fā)明則提出通過燃料噴射控制提高燃料噴射系統(tǒng)2的操作穩(wěn)定性和魯棒性，其基本包括-賦予燃料電子噴射器特征(characterize)以確定不同燃料噴射壓力下的燃料流速曲線；作為實例，圖6示出了燃料噴射器的燃料流速曲線以及相應的燃料噴射壓力P， 其中縱坐標軸代表通過燃料電子噴射器噴射的燃料量V，橫坐標軸代表燃料電子噴射器的通電時間ET，且其使燃料電子噴射器噴射相應的燃料量；-基于發(fā)動機操作點中與給定燃料噴射壓力對應的燃料流速曲線確定燃料電子噴射器的通電時間ETp以及燃料電子噴射器的通電時間ETm，旨在于發(fā)動機操作點中執(zhí)行包括預燃料噴射和隨后的主燃料噴射(其開始不會中斷預燃料噴射)的燃料噴射階段，在通電時間ETp使燃料電子噴射器噴射預燃料噴射所期望的燃料量VP，在通電時間ETm使燃料電子噴射器噴射主燃料噴射所期望的燃料量\；-接著，使用與在前步驟中確定的預燃料噴射和主燃料噴射相關的通電時間ETp和 ETm而賦予燃料電子噴射器特征以確定其臨近曲線；-分析該臨近曲線，檢查當?shù)谝缓偷诙姎饷頢p&之間的電氣駐留時間DT在介于第一(直接在前)電氣駐留時間范圍和第二(直接在后)電氣駐留時間范圍之間的中間電氣駐留時間范圍ζ中變化且使得開始主燃料噴射M不會中斷預燃料噴射P時，預燃料噴射和主燃料噴射期間所噴射的燃料總量V的變化是否明顯小于第一電氣駐留時間范圍和第二電氣駐留時間范圍內的變化，且變化程度為該燃料總量可考慮為在一級近似的程度上為基本恒定的具體地，為了讓燃料電子噴射器具有希望的長期的操作重復性和穩(wěn)定性， 中間電氣駐留時間范圍必需方便為使得，按相對值計算，燃料總量V的變化至少是第一和第二電氣駐留時間范圍內的變化的四分之一，和/或按絕對值計算，在乘用機動車發(fā)動機應用中，燃料總量基于時間40 μ s的變化不會超過3mm3，在工業(yè)機動車發(fā)動機應用中，其基于時間60 μ s的變化不會超過6mm3 ；-在檢查結果是肯定的情況下，基于關于臨近曲線隨時間偏移(drift)方式(例如磨損或霧化器噴嘴孔結焦現(xiàn)象)的數(shù)據(jù)可用性，在所確定的中間電氣駐留時間范圍ζ內選擇預燃料噴射和主燃料噴射之間的具體電氣駐留時間DT ；因此，如果例如已知考慮到燃料電子噴射器部件的老化，臨近曲線隨著時間向右偏移，則適當?shù)剡x擇對應于中間電氣駐留時間范圍右端的電氣駐留時間DT，然而，如果沒有臨近曲線隨著時間的偏移模式的信息，則
10適當?shù)氖沁x擇對應于中間電氣駐留時間范圍中的中間值的電氣駐留時間DT ；以及，最后-將選定的電氣駐留時間DT存儲在電子控制單元11中，使得其將能夠以電氣方式如下操作燃料電子噴射器1，即，燃料電子噴射器將進行預燃料噴射和隨后的主燃料噴射， 預燃料噴射和主燃料噴射在時間上以存儲的電氣駐留時間DT分隔開，使得開始主燃料噴射不會中斷預燃料的噴射，并且預燃料噴射和主燃料噴射的燃料總量V在存儲的電氣駐留時間DT周圍是基本恒定的。與現(xiàn)有技術相比，根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的優(yōu)勢根據(jù)上述內容已經(jīng)非常明顯。首先，選擇對應于圖5所示臨近曲線的段ζ的電氣駐留時間DT，(其中，燃料總量V的變化非常有限，相對于段ζ之前和之后的段中的變化而言基本為零)保證了燃料電子噴射器長期的高操作重復性和穩(wěn)定性。明顯的是，只要不背離所附權利要求書中限定的本發(fā)明的范圍，可對所述的燃料噴射系統(tǒng)進行其他修改和改進。例如，燃料噴射系統(tǒng)的結構可能與前述共軌結構不同，尤其是與EP1612401、EP 161M05和EP 161M06中所述類型(其中，增壓燃料存儲容積不是通過單個集中共軌確定的，而是分為不同的存儲容積)不同，或是與共軌結構市場化之前使用的類型(其中，燃料噴射器直接由高壓燃料泵提供，高壓燃料泵操作為與燃料噴射器的操作同步地輸送增壓燃料，這種輸送為短暫地非連續(xù)的，通過發(fā)動機分階段進行且周期性地恒定的)不同。
權利要求
1.一種內燃機燃料噴射系統(tǒng)O)，包括-至少一個燃料電子噴射器(1)；以及-電子控制單元(11)，設計為在發(fā)動機氣缸的燃料噴射階段中為所述燃料電子噴射器 (1)至少提供第一電氣命令(Si)以執(zhí)行預燃料噴射(P)以及第二電氣命令(S》以執(zhí)行主燃料噴射(M)，所述第一電氣命令和第二電氣命令(Si，S2)在時間上以一電氣駐留時間 (DT)隔開，使得開始所述主燃料噴射(M)而不中斷所述預燃料噴射(P)；所述燃料噴射系統(tǒng)的特征在于所述燃料電子噴射器(1)使得，當所述第一電氣命令和第二電氣命令(Si，S2)之間的所述電氣駐留時間(DT)在介于第一電氣駐留時間范圍和第二電氣駐留時間范圍之間的中間電氣駐留時間范圍(Z)內變化并且使得開始所述主燃料噴射(M)而不中斷所述預燃料噴射(P)時，在發(fā)動機氣缸的燃料噴射階段中所述預燃料噴射和主燃料噴射(P，M)期間噴射的燃料總量(V)的變化小于在所述第一電氣駐留時間范圍和第二電氣駐留時間范圍中的變化；并且，所述第一電氣命令和第二電氣命令(S1，S2)之間的所述電氣駐留時間(DT)屬于所述中間電氣駐留時間范圍(Z)。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，在所述中間電氣駐留時間范圍內，所述燃料噴射階段中噴射的所述燃料總量(V)基本恒定。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，在所述中間電氣駐留時間范圍內，在乘用機動車發(fā)動機應用中，所述燃料噴射階段中噴射的所述燃料總量(V)基于時間 40μ S的變化不超過3mm3，在工業(yè)機動車發(fā)動機應用中，所述燃料噴射階段中噴射的所述燃料總量基于時間60 μ s的變化不超過6mm3。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，在所述中間電氣駐留時間范圍內，所述燃料噴射階段中噴射的所述燃料總量(V)的變化至多是所述第一電氣駐留時間范圍和第二電氣駐留時間范圍內的變化的四分之一。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，所述第一電氣命令和第二電氣命令(S1，S2)之間的所述電氣駐留時間(DT)使得，開始所述主燃料噴射(M)而不中斷所述預燃料噴射(P)，且所述主燃料噴射基本在所述預燃料噴射終止的瞬間開始。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，所述燃料電子噴射器(1) 包括計量伺服閥(9)，所述計量伺服閥包括-控制室(12)，設計為提供燃料并具有燃料出口(14)；-開/關元件(15)，能夠沿開啟和關閉沖程移動，以開啟以及相應地關閉所述燃料出口 (14)；-推動裝置，設計為作用于所述開/關元件(15)，以關閉所述燃料出口(14)；以及-電動致動器(10)，設計為抵抗所述推動裝置的作用而作用于所述開/關元件(15)，以開啟所述燃料出口通道(14)。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，所述燃料噴射系統(tǒng)為共軌燃料噴射系統(tǒng)。
8.一種根據(jù)前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統(tǒng)O)的燃料電子噴射器(1)。
9.一種根據(jù)權利要求1或5所述的燃料噴射系統(tǒng)O)的電子控制單元(11)。
10.一種軟件，可裝載于燃料噴射系統(tǒng)(1)的電子控制單元(11)，且所述軟件設計為當被執(zhí)行時，使所述電子控制單元(11)成為根據(jù)權利要求1或5所述的構造。
11.一種控制內燃機中的燃料噴射的方法，所述內燃機配備有燃料噴射系統(tǒng)O)，所述燃料噴射系統(tǒng)包括-至少一個燃料電子噴射器(1)；以及-電子控制單元(11)，設計為在內燃機燃料噴射階段中為所述燃料電子噴射器(1)至少提供第一電氣命令(Si)以執(zhí)行預燃料噴射以及第二電氣命令(S》以執(zhí)行主燃料噴射， 所述第一電氣命令和第二電氣命令(S1，S2)在時間上以一電氣駐留時間(DT)隔開，使得開始所述主燃料噴射(M)而不中斷所述預燃料噴射(P)；所述燃料噴射控制方法的特征在于，包括-賦予燃料電子噴射器(1)特征，以確定在發(fā)動機氣缸燃料噴射階段中，在所述預燃料噴射和主燃料噴射(P，M)期間噴射的所述燃料總量⑴)，所述燃料總量根據(jù)所述第一電氣命令和第二電氣命令(Si，S2)之間的所述電氣駐留時間(DT)而變化；-檢測當所述第一電氣命令和第二電氣命令(Si，S2)之間的所述電氣駐留時間(DT) 在介于第一電氣駐留時間范圍和第二電氣駐留時間范圍之間的中間電氣駐留時間范圍(Z) 內變化并且開始所述主燃料噴射(M)而不中斷所述預燃料噴射(P)時，所述燃料總量(Q) 的變化是否小于在所述第一電氣駐留時間范圍和第二電氣駐留時間范圍中的變化；以及-如果所述檢查的結果是肯定的，則選擇所述中間電氣駐留時間范圍(Z)內的所述電氣駐留時間(DT)。
12.根據(jù)權利要求11所述的燃料噴射控制方法，其中，在所述中間電氣駐留時間范圍 (Z)內，所述燃料噴射階段中噴射的所述燃料總量(V)基本恒定。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的燃料噴射控制方法，其中，在所述中間電氣駐留時間范圍(Z)內，在乘用機動車發(fā)動機應用中，所述燃料噴射階段噴射的所述燃料總量(V)基于時間40 μ S的變化不超過3mm3，在工業(yè)機動車發(fā)動機應用中，所述燃料噴射階段噴射的所述燃料總量基于時間60 μ s的變化不超過6mm3。
14.根據(jù)權利要求11至13中任一項所述的燃料噴射控制方法，其中，所述燃料電子噴射器(1)使得，在所述中間電氣駐留時間范圍(Z)內，在所述燃料噴射階段噴射的所述燃料總量(V)的變化至多是所述第一電氣駐留時間范圍和第二電氣駐留時間范圍內的變化的四分之一。
15.根據(jù)權利要求11至14中任一項所述的燃料噴射控制方法，其中，所述第一電氣命令和第二電氣命令(S1，S》之間的所述電氣駐留時間(DT)使得，開始所述主燃料噴射(M) 而不中斷所述預燃料噴射(P)，且所述主燃料噴射基本在所述預燃料噴射終止的瞬間開始。
全文摘要
內燃機燃料噴射系統(tǒng)，包括至少一個燃料電子噴射器；以及一個電子控制單元，設計為在發(fā)動機氣缸的燃料噴射階段為燃料電子噴射器至少提供第一電氣命令以執(zhí)行預燃料噴射以及第二電氣命令以執(zhí)行主燃料噴射。第一電氣命令和第二電氣命令在時間上以電氣駐留時間隔開，使得開始主燃料噴射不會中斷預燃料噴射。第一電氣命令和第二電氣命令之間的電氣駐留時間屬于這樣的電氣駐留時間范圍，在該電氣駐留時間范圍內，發(fā)動機氣缸燃料噴射階段預燃料噴射和主燃料噴射的燃料總量是基本恒定的。
文檔編號F02D41/20GK102333947SQ200980157646
公開日2012年1月25日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權日2008年12月29日
發(fā)明者基亞拉·阿爾塔穆拉, 塞爾吉奧·斯圖基, 多梅尼科·勒波雷, 米凱萊 奧諾弗里奧·德, 拉法埃萊·里科, 馬爾塞洛·加爾加諾 申請人:C.R.F.阿西安尼顧問公司