专利名称：保证蓄压器内压力的稳定平衡的燃料喷射控制系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种燃料喷射控制系统，该系统具有燃料蓄压器和用来喷射所述燃料蓄压器提供的燃料的燃料喷射器，更特别地涉及一种系统，该系统设计用来确保在供给到蓄压器中和从蓄压器中排出的燃料量之间的稳定平衡。
背景技术：
公知的用于机动车辆柴油机的共轨燃料喷射系统具有控制器、共轨和燃料泵。例如，日本专利第一次公开No.62-258160公开了一种典型的共轨喷射系统。通常，共轨喷射系统设计成根据发动机的工作状态来确定共轨中的目标燃料压力，并以此来改变提供到燃料喷射器中的燃料压力。
通常，共轨喷射系统用来控制从燃料泵到共轨的燃料供给，使由燃料压力传感器测得的共轨中的压力达到与反馈控制的目标值一致。例如，系统以PI算法计算比例项(proportional term)和积分项(integral term)以确定燃料泵排出的目标燃料量，并且系统将其转换为电流，以驱动燃料泵将的目标燃料量供给到共轨中，使得所述共轨中的压力与目标值一致，其中所述PI算法是以共轨中的压力和目标压力为基础。
在使用同步方式时，伴随着每次燃料喷射到发动机中，为了使燃料同步供给到共轨中，要求共轨燃料喷射系统供给到共轨的燃料量能够补偿喷射到发动机中的消耗的燃料量，以确保流入和流出共轨的燃料量达到稳定的平衡。
然而，如果由于例如喷射器供电线路的断开或者燃料喷射器中的一个或多个自身发生机械或者电故障，导致燃料喷射器中的一个或多个在通电时发生故障，将会导致伴随着燃料喷射到发动机中的燃料同步供给到共轨中的不稳定性，从而导致流入和流出共轨的燃料量的不均衡。这导致了共轨中的燃料压力的加剧波动，以及降低了共轨中压力的可控性。
发明内容
因此，本发明的首要目的是避免现有技术的缺陷。
本发明的另一个目的是提供一种燃料喷射控制系统，其带有一个蓄压器，在蓄压器中储存用于喷射到发动机中的燃料，并且该燃料喷射控制系统设计成使流入和流出蓄压器中的燃料量达到稳定平衡。
根据本发明的一方面，提供了一种可以用于机动车共轨柴油机的燃料喷射控制系统。该燃料喷射控制系统包括(a)用来提供燃料的燃料泵；(b)蓄压器，在该蓄压器中，从燃料泵中提供的燃料在一给定的压力下蓄积；(c)燃料喷射器，每个燃料喷射器用来将蓄压器提供的燃料喷射到多缸内燃机的一个气缸中；(d)燃料压力传感器，其用来测量蓄压器内的燃料压力；以及(e)控制器，其用来使燃料喷射器通电以连续的给定的喷射定时将燃料喷射到发动机的气缸中，并且该控制器还控制燃料泵的操作，在连续的控制时间提供一定量的燃料到蓄压器中，以补偿从蓄压器流出的燃料量，并使得蓄压器中由燃料压力传感器测量的燃料压力与反馈控制的目标值一致。该控制器被设计用来执行诊断功能，诊断至少一个燃料喷射器是否已经出现操作故障。当确定至少一个燃料喷射器已经出现操作故障时，控制器改变反馈控制模式，以在连续的控制时间之一降低从燃料泵供给到蓄压器的燃料量，其中所述连续的控制时间处于远离连续的喷射定时之一的选定间隔中，在所述连续的喷射定时至少一个燃料喷射器通电以喷射燃料到发动机中，因此，在邻近所述已确定出现操作故障的燃料喷射器将要被通电的时刻，避免提供过量的燃料到蓄压器，以确保流入和流出蓄压器的燃料量的稳定平衡，从而使蓄压器中的压力波动保持在允许的范围内。这也确保了蓄压器中的燃料压力的可控性。
在本发明的优选方式中，控制器以同步模式工作，以在通过每个燃料喷射器喷射燃料到发动机中的同时，控制燃料泵同步地提供一定量的燃料给蓄压器。当确定至少一个所述燃料喷射器已经出现操作故障时，所述的控制器改变反馈控制模式，以在邻近连续的喷射定时之一的连续的控制时间之一，降低从燃料泵供给到蓄压器的燃料量，其中在所述连续的喷射定时至少一个燃料喷射器通电以喷射燃料到发动机中。
燃料喷射器可以分为多组。燃料喷射控制系统还包括供电线路，每条供电线路提供电力使所述燃料喷射器中的一组通电。燃料泵设有多个计量阀，每个计量阀用于每组燃料喷射器，所述计量阀用来调节从燃料泵供给到蓄压器的燃料以达到控制器所要求的量。当确定至少一个燃料喷射器已经出现操作故障时，控制器可以改变反馈控制模式以降低燃料的总量，正如通过与包括所述至少一个燃料喷射器的其中一组相对应的一个所述计量阀所进行的调节那样。
当确定至少一个燃料喷射器已经出现操作故障时，控制器可以改变反馈控制模式以降低燃料的总量为零，正如通过与包括所述至少一个燃料喷射器的其中一组相对应的一个所述计量阀所进行的调节那样。
当确定至少一个燃料喷射器已经出现操作故障时，控制器可以改变反馈控制模式以降低燃料的总量到一个预定值，正如通过与包括所述至少一个燃料喷射器的其中一组相对应的一个所述计量阀所进行的调节那样。
所述控制器以同步模式工作，以在通过每个所述燃料喷射器将燃料喷射到发动机中的同时，控制所述燃料泵同步地将一定量的燃料供给到所述蓄压器，使得通过所述燃料压力传感器在一个取样周期中取样得到的所述蓄压器中的燃料压力与反馈控制下的目标值一致，其中所述燃料喷射器分为多组，并且当确定至少一个所述燃料喷射器已经出现操作故障时，所述控制器改变反馈控制模式以改变取样周期。
通过下面给出的详细描述和本发明的优选实施例的附图将可以全面地理解本发明，然而，所述具体的实施例不应该被认为是对本发明的限制，而只是用于解释和理解的目的。
在图中图1是显示根据本发明的第一实施例的燃料喷射控制系统的方框图；图2是显示连接外围设备的图1的燃料喷射控制系统的电控单元的内部结构的电路图；图3是对图1中的燃料喷射控制系统的共轨中的压力进行控制的反馈控制程序的流程图；图4(a)示出了在燃料喷射器工作期间没有发生故障时，图1的燃料喷射系统的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图4(b)是当通过共轨中的压力的反馈控制建立的流入和流出共轨的燃料总量达到稳定平衡时，表明图1的燃料喷射系统的共轨中的燃料压力变化；图4(c)是当图1的燃料喷射控制系统的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图4(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图4(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图4(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图4(g)表明第二计量泵打开的持续时间；图5(a)是在其中的两个燃料喷射器工作期间发生故障的情况下，表明图1的燃料喷射系统的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图5(b)是当由于燃料喷射器的工作期间发生故障导致的流入和流出共轨的燃料总量的不平衡时，表明图1的燃料喷射系统的共轨中的燃料压力变化；图5(c)是当图1的燃料喷射控制系统的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图5(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图5(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图5(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图5(g)表明第二计量泵打开的持续时间；图6是为了在流入和流出共轨的燃料的总量之间建立稳定的平衡，由图1的燃料喷射控制系统的微处理器执行的失效保险程序的流程图；图7(a)表明图1的燃料喷射系统的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图7(b)是由图6的操作建立的流入和流出共轨的燃料总量达到稳定平衡时，表明图1的燃料喷射系统的共轨中的燃料压力变化；图7(c)当图1的燃料喷射控制系统的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图7(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图7(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图7(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图7(g)表明第二计量泵打开的持续时间；图8(a)是在其中的第一组燃料喷射器工作期间发生故障的情况下，表明第二实施例的燃料喷射系统的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图8(b)是当通过失效保险操作建立的流入和流出共轨的燃料总量达到稳定平衡时，表明第二实施例的燃料喷射系统的共轨中的燃料压力变化；图8(c)是当第二实施例的燃料喷射控制系统的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图8(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图8(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图8(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图8(g)表明第二计量泵打开的持续时间；图9是为了在流入和流出共轨的燃料的总量之间建立稳定的平衡，由第三实施例的燃料喷射控制系统的微处理器执行的失效保险程序的流程图；图10(a)是在其中的两个燃料喷射器工作期间发生故障的情况下，表明第四实施例的燃料喷射系统的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图10(b)是当通过失效保险操作建立的流入和流出共轨的燃料总量达到稳定平衡时，表明第四实施例的燃料喷射系统的共轨中的燃料压力变化；图10(c)是当第四实施例的燃料喷射控制系统的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图10(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图10(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图10(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图10(g)表明第二计量泵打开的持续时间；图11(a)是在其中的两个燃料喷射器工作期间发生故障的情况下，表明第五实施例的燃料喷射系统的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图11(b)是当通过失效保险操作建立的流入和流出共轨的燃料总量达到稳定平衡时，表明第五实施例的燃料喷射系统的共轨中的燃料压力变化；图11(c)是当第五实施例的燃料喷射控制系统的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图11(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图11(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图11(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图11(g)表明第二计量泵打开的持续时间；图12(a)是在其中的两个燃料喷射器工作期间发生故障的情况下，表明第四实施例的燃料喷射系统的修改型的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图12(b)是当通过失效保险操作建立的流入和流出共轨的燃料总量达到稳定平衡时，表明第四实施例的燃料喷射系统的修改型的共轨中的燃料压力变化；图12(c)是当第四实施例的燃料喷射控制系统的修改型的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图12(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图12(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图12(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图12(g)表明第二计量泵打开的持续时间；
图13(a)表明燃料喷射系统的变型的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图13(b)是建立的流入和流出共轨的燃料总量达到稳定平衡时，表明燃料喷射系统的变型的共轨中的燃料压力变化；图13(c)是当燃料喷射控制系统的变型的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图13(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图13(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图13(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图13(g)表明第二计量泵打开的持续时间；图14(a)是参考图13(a)的、在其中的一个燃料喷射器工作期间发生故障的情况下，表明燃料喷射系统的每个燃料喷射器打开以喷射燃料到发动机中的喷射时期；图14(b)是参考图13(b)的当通过失效保险操作建立的流入和流出共轨的燃料总量达到稳定平衡时，表明燃料喷射系统的共轨中的燃料压力变化；图14(c)是参考图13(c)的、当燃料喷射控制系统的微处理器对燃料压力传感器的输出进行取样的取样时间，所述传感器的输出值用于对共轨中压力的反馈控制；图14(d)表明燃料泵的第一柱塞的冲程的燃料供给；图14(e)表明燃料泵的第二柱塞的冲程的燃料供给；图14(f)表明第一计量泵打开的持续时间；图14(g)表明第二计量泵打开的持续时间。
具体实施例方式
参考附图，其中在几幅图中的涉及相同的部分采用相同的附图标记，特别是图1，显示了根据本发明的第一实施例的发动机控制系统，该系统被设计成，例如用于控制到柴油机中的燃料喷射的共轨喷射系统(也称为蓄压式喷射系统)。
燃料泵4用于将燃料从燃料箱2中泵出并提供燃料到共轨10中。燃料泵4设有第一、第二柱塞(未示出)和第一、第二计量阀6、8。每个第一、第二计量阀6、8被设计为排放控制阀(也称为泵控制阀)，以便控制从燃料箱4中抽吸出的、被排出到共轨10中的燃料量。具体地，在相应的第一和第二柱塞中的一个从它的下死点移动到上死点的间隔期间，电控单元(ECU)20控制每个第一、第二计量阀6、8的开启，因此，控制了排放到共轨10中的燃料量。计量阀6、8也将分别被认为是第一、第二排放控制阀。
共轨10作为一个蓄压器，在其中，排放控制阀6、8提供的燃料在给定的高压下储存，并被提供到发动机(未示出)中安装的每个燃料喷射器12。接下来的讨论将参考例如六缸柴油机。
电控单元20用来控制第一、第二排放控制阀6、8和燃料喷射器12的操作，以便控制柴油机的输出。
如图2所示，电控单元20包括微处理器21、第一排放控制阀驱动器22和第二排放控制阀驱动器23。第一、第二排放控制阀驱动器22、23分别用来控制第一、第二排放控制阀6、8。第一排放控制阀驱动器22通过继电器30为第一排放控制阀6建立供电线路。类似地，第二排放控制阀驱动器23通过继电器30为第二排放控制阀8建立供电线路。
ECU20还包括电源电路22、23。电源电路24用来提供电力给发动机的第一缸#1、第二缸#2、第三缸#3的三个燃料喷射器12，并且设有升压变压器和恒电流源。类似地，电源电路25用来提供电力给发动机的第四缸#4、第五缸#5、第六缸#6的其余的燃料喷射器，并且设有升压变压器和恒电流源。ECU20还包括开关装置SW1～SW6，它们用来建立或者阻碍燃料喷射器12与地面之间的电连接。电源电路24、开关装置SW1～SW3以及相应的三个燃料喷射器12建立了提供电力到发动机的第一缸#1至第三缸#3的燃料喷射器12的供电线路。类似地，电源电路25、开关装置SW4～SW6以及相应的三个燃料喷射器12建立了提供电力到发动机的第四缸#4至第六缸#6的燃料喷射器12的供电线路。具体地，燃料喷射器12分为两组第一组包括用于发动机的第一缸#1至第三缸#3的三个燃料喷射器12，第二组包括用于发动机的第四缸#4至第六缸#6的其余燃料喷射器12。每个供电线路用于第一组和第二组中的一个。
ECU20还连接有燃料压力传感器32、曲柄角传感器34、燃料温度传感器36和加速器位置传感器38。燃料压力传感器32用于测量共轨10中的燃料压力，并且将它的指示信号输出到ECU20中。曲柄角传感器34用于测量发动机的曲轴的角度位置，并且将它的指示信号输出到ECU20中。燃料温度传感器36用于测量共轨10中的燃料温度，并且将它的指示信号输出到ECU20中。加速器位置传感器38用于测量驾驶员作用在车辆的加速踏板上的力(即加速踏板的位置)，并且将它的指示信号输出到ECU20中。
ECU20对传感器32至38的输出取样，并且控制柴油机的输出。具体地，ECU20控制排放控制阀6、8的操作，以便于使共轨10中的压力与反馈控制下的目标值相一致。这将通过图3阐述的燃料压力反馈控制程序的流程图在下文详细地描述，该程序将在微处理器21中循环执行。
在进入程序后，程序进行到步骤10，在步骤10中，对加速器位置传感器38和曲柄角传感器34的输出进行取样，以分别确定发动机所需的负载和发动机的速度。通过每个燃料喷射器12喷射到发动机中的目标燃料量是以所需的负载和发动机速度为基础进行计算的。
程序进行到步骤12，在步骤12中，共轨10中的目标燃料压力是以喷射的目标燃料量和发动机的速度为基础进行计算的。
程序进行到步骤14，在步骤14中，PID(比例-积分-导数)算法的比例项、积分项和导数项是以燃料压力传感器32测量得到的共轨10中的燃料压力和步骤12中得到的目标压力之间的差为基础的。具体地，微处理器21执行PID控制来调节共轨10中的燃料压力，以便于消除燃料压力传感器32测量得到的共轨10中的燃料压力和所述目标压力之间的差值。
程序进行到步骤16，在步骤16中，以步骤14中得到的比例项、积分项和导数项为基础确定从燃料泵4(即排放控制阀6、8)中排放的目标燃料量。
程序进行到步骤18，在步骤18中，确定启动或者打开排放控制阀6、8的时间，建立从燃料泵4供给到共轨10中的目标燃料量。微处理器21然后通过排放控制阀驱动器22、23在确定的时间驱动排放控制阀6、8。
下面将参考图4(a)至4(g)描述共轨10中的燃料的上述反馈控制。
图4(a)表明每个燃料喷射器12打开以喷射燃料到发动机的相应的气缸中的喷射时期。图4(b)表明共轨10中的燃料压力变化。图4(c)表明当微处理器21取样在反馈控制中使用的燃料压力传感器32的输出时的取样时间。图4(d)表明燃料泵4的第一柱塞的冲程。图4(e)表明燃料泵4的第二柱塞的冲程。图4(f)表明第一排出泵6打开的持续时间。图4(g)表明第二排出泵8打开的持续时间。
从图4(a)至4(g)可见，微处理器21顺次打开燃料喷射器12，并且伴随着每个燃料喷射器12的打开，同步地将燃料从燃料泵4中供给到共轨10中。具体地，在打开第一组燃料喷射器12喷射燃料之前，立即打开第一排放控制阀6提供燃料到共轨10中。在打开第二组燃料喷射器12喷射燃料之前，立即打开第二排放控制阀8提供燃料到共轨10中。图4(c)、4(d)和4(e)中的虚线显示了通过燃料压力传感器32取样的共轨10中的燃料压力值，其用来确定通过燃料泵4的第一或者第二柱塞的压缩冲程排放的燃料量，所述压缩冲程将在大约220℃A(曲柄角)之后达到上死点。
在图4(a)至4(g)的例子中，在从燃料喷射器12喷射燃料的邻近的两次事件之间的间隔期间，从燃料泵4提供燃料，所述燃料喷射器12用于其中的一次燃料喷射。具体地，为了每次到发动机中的燃料喷射而从共轨10流出的燃料量与以稳定状态供给到共轨10中的燃料量相平衡，从而允许燃料在理想的压力值下从每个燃料喷射器12中喷出。如图4(c)所示，在这种情况下，在每个取样时间通过燃料压力传感器32测量得到的共轨10中的燃料压力，得以和所述目标压力保持一致。在图3的步骤16中通过积分项计算从燃料泵4中排放的目标燃料量。
由于燃料喷射器12的供电线路中的任一个的电线断线或者断路引起的向燃料喷射器12通电的失败，发动机控制系统可能不会在任何一个燃料喷射器12中产生燃料喷射，这将导致在将一个或者多个到发动机中的燃料喷射和从燃料泵4到共轨10中的燃料供给之间不能在时间上匹配。这还会导致在从共轨10流出到每个燃料喷射器12的燃料量与供给到共轨10中的燃料量之间的不平衡，从而引起共轨10中燃料压力的加剧波动。图5(a)至5(g)阐述了一个例子，由于在电源电路24和第一组燃料喷射器12之间延伸的供电线路的断路，导致第一组燃料喷射器12中的一个没有通电或者打开。
在阐述的例子中，燃料喷射器12中的一个没有喷射燃料到发动机的第三缸#3中，以致在燃料喷射器12应该喷射燃料到第三缸#3中时，共轨10中的燃料量是过量的，从而导致共轨10中的燃料大大地超过了理想值。如图3所示，随后将通过反馈控制消除这种压力过高的情形。然而，每次到共轨10中的燃料供给和到发动机中的一次燃料喷射之间的在时间上的不匹配，将导致共轨10中的燃料压力的不稳定，并且降低共轨10中的压力的可控性。
为了缓和上述问题，微处理器21进入失效保险模式，设定通过排放控制阀6和8中的一个所排出的燃料量为零，所述燃料量用于包括一个已经不能通电的燃料喷射器12的第一组或者第二组。如图6所示，在下面的涉及失效保险程序的流程图将详细描述失效保险操作。该程序将被循环执行。
在进入程序后，程序进行到步骤20，在步骤20中，诊断燃料喷射器12以监测其中的操作故障。具体地，微处理器21监测开关装置SW1～SW6中的每一个与地面之间的电流。当已经输出开通信号顺次使所有的第一组燃料喷射器12通电，但是发现从至少一个开关装置SW1～SW3没有电流出来时，微处理器21确定第一组燃料喷射器12没有通电或者打开，其中所述的第一组燃料喷射器12是用来喷射燃料到发动机的第一缸#1至第三缸#3中。当已经输出开通信号表示顺次使所有的第二组燃料喷射器12通电，但是发现从任何一个开关装置SW4～SW6没有电流出来时，微处理器21确定第二组燃料喷射器12没有通电或者打开，其中所述的第二组燃料喷射器12是用来喷射燃料到发动机的第四缸#4至第六缸#6中。此外，微处理器21还监测通过每个电源电路24、25的升压变压器以及恒功率源的电流。当发现没有电流时，微处理器21也确定相应的第一和第二组燃料喷射器12中的一个没有通电。
步骤20后，程序进行到步骤22，在步骤22中，确定第一组中的一个或多个燃料喷射器12是否不能通电。如果是YES，意味着第一组燃料喷射器12中的一个没有通电，那么，程序进行到步骤26，在步骤26中，微处理器21使第一排放控制阀6失效。可选择地，如果在步骤22中是NO，那么程序进行到步骤24，在步骤24中，确定第二组中的一个或多个燃料喷射器12是否不能通电。如果是NO，那么程序终止。可选择地，如果是YES，那么程序进行到步骤28，在步骤28中，微处理器21使第二排放控制阀8失效。
图7(a)至7(g)表明了一个例子，采用如图6所示的微处理器21的失效保险模式控制共轨10中的压力。图7(a)至7(g)表示的与图4(a)至4(g)相同。
微处理器21确定第一组燃料喷射器已经没有打开，并且使第一排放控制阀6失效，停止将燃料供给到共轨10中，所述的共轨10用来喷射燃料到发动机的第一缸#1至第三缸#3中。具体地，如图7(d)所示，燃料泵4的第一柱塞的冲程没有将燃料供给到共轨10中。在第二柱塞的每个压缩冲程，由第二排放控制阀8提供燃料到共轨10之后，第二组燃料喷射器12顺次打开，喷射燃料到发动机的第四缸#4至第六缸#6中，因此，平衡从共轨10中排出的燃料量和供给到共轨10中的燃料量，以使共轨10中的压力处于稳定状态。在图7(a)至7(g)的例子中，为了控制第二排放控制阀8的操作，在每次取样时由燃料压力传感器32测得的共轨10中的压力，被控制成和目标压力一样。在图3的步骤16中通过积分项计算从燃料泵4排放的燃料的目标量。
下面将描述第二实施例的发动机控制系统，该系统设计成减少燃料量到一个预选值，所述预选值是与由微处理器21确定的没有被打开的第一组和第二组燃料喷射器12中的一个相对应的第一排放控制阀6或者第二排放控制阀8输出的值。
图8(a)至8(g)表明了一个例子，采用第二实施例的微处理器21的失效保险模式控制共轨10中的压力。图8(a)至8(g)表示的与图4(a)至4(g)相同。
在阐述的例子中，第一组中的一个或多个燃料喷射器12发生通电时的错误。微处理器21调节从第一排放控制阀6排出的燃料量达到一个值，选择该值与从共轨10中流出的燃料量除去通过燃料喷射器12喷射到发动机中的燃料量之外的部分相等，也就是说，当第一组燃料喷射器12正常操作时，通过第一排放控制阀6补偿从共轨10中固定泄漏的部分燃料。换句话说，当发动机的曲轴在(720÷6)℃A角时，等于从共轨10中固定泄漏的燃料。
例如，当发现电源电路24的升压变压器已经发生故障，将导致在第一组燃料喷射器12喷射定时之前第一组燃料喷射器12不能通电时，微处理器21调节从第一排放控制阀6排出的燃料的总量达到预定值，因此，比设定从第一排放控制阀6排放的燃料总量为零(0)时，更快地在共轨10中获得稳定的压力平衡。具体地，当调节从第一排放控制阀6排放的燃料总量为零(0)时，由第二排放控制阀8完全补偿从共轨10中固定泄漏的燃料将消耗更多的时间，通常所述从共轨10中固定泄漏的燃料应该由第一排放控制阀6补偿。然而，该实施例的微处理器21在前馈控制之下，通过第一排放控制阀6提供给共轨10的的燃料总量，以补偿从共轨10中固定泄漏的燃料，因此，共轨10中的压力迅速地建立稳定平衡。
此外，例如当发现第一组燃料喷射器12不能通电之前，燃料泵4排放的燃料总量紧接着接近最大值时，很难只打开第二排放控制阀8提供燃料达到补偿从共轨10中固定泄漏的燃料量，通常所述从共轨10中固定泄漏的燃料应该使用第一排放控制阀6补偿。在这种情形时该实施例的发动机控制系统非常有效。
下面将描述第三实施例的发动机控制系统，该系统设计成循环地执行如图9所示的失效保险程序。
进入程序后，程序进行到步骤30，在步骤30中，以图6描述的相同的方式，诊断燃料喷射器12以监测其中的操作故障。程序进行到步骤32，在步骤32中，确定第一组中的一个或多个燃料喷射器12是否发生断电。如果是YES，意味着第一组燃料喷射器12的任何一个没有通电，那么，程序进行到步骤36，在步骤36中，以由燃料压力传感器32、曲柄角传感器34和燃料温度传感器36测量的发动机的速度、共轨10中的燃料压力和共轨10中的燃料温度为基础，确定第一排放控制阀6排放的目标燃料量。具体地，采用与已描述的第二实施例的相同的方式，确定目标燃料量为补偿从共轨10中固定泄漏的所需的燃料量。固定泄漏通常取决于发动机的速度、共轨10中的燃料压力和共轨10中的燃料温度。因此，由这样的三个参数的函数确定目标总量。程序然后进行到步骤40，在步骤40中，第一排放控制阀6打开以提供目标燃料量到共轨10中。
如果在步骤32中是NO，那么程序进行到步骤34，在步骤34中，确定第二组中的一个或多个燃料喷射器12是否发生断电。如果是NO，那么程序终止。可选择地，如果是YES，那么程序进行到步骤38，在步骤38中，象步骤36一样，以由燃料压力传感器32、曲柄角传感器34和燃料温度传感器36测量的发动机的速度、共轨10中的燃料压力和共轨10中的燃料温度为基础，确定第二排放控制阀8排放的目标燃料量。程序然后进行到步骤42，在步骤42中，第二排放控制阀8打开以提供目标燃料量到共轨10中。
下面将描述第四实施例的发动机控制系统，该系统设计成以单位基数、而不是组基数为基础诊断每个燃料喷射器12。具体地，微处理器21设计成监测开关装置SW1～SW6中的每一个与地面之间的电流。当已经输出开通信号顺次使燃料喷射器12通电以喷射燃料到发动机中时，但是发现从开关装置SW1～SW6中的一个或个没有电流出来时，微处理器21确定燃料喷射器12中的一个或多个没有通电或者打开，并且进入失效保险模式，如图10(a)至10(g)所示。
图10(a)至10(g)阐述了一个例子，采用第四实施例的微处理器21的失效保险模式控制共轨10中的压力。图10(a)至10(g)表示的与图4(a)至4(g)相同。
在阐述的例子中，在喷射燃料到发动机的第六缸#6和第二缸#2的两个燃料喷射器12中，一个或多个燃料喷射器12不能通电。当发现这样的情形时，微处理器21进入失效保险模式并设定燃料量为零(0)，所述燃料量为在分别喷射燃料到第六缸#6和第二缸#2的喷射定时之前，紧接着每次从燃料泵4排放的量。这使得在流入和流出共轨10中的燃料量之间达到稳定的平衡。图10(a)至10(g)阐述了一个例子，流入共轨10中的燃料量与流出共轨10的流量达到平衡，因此，在图10(b)中用实线表示共轨10中的燃料压力与虚线表示的目标压力一致，其中共轨10中的燃料压力是在如图10(c)所示的每个抽样时间由燃料压力传感器32测得的。在图3的步骤16中通过积分项计算从燃料泵4排放的燃料的目标量。
下面将描述第五实施例的发动机控制系统，当采样共轨10中的燃料用在图3讨论的反馈控制中时，当确定预选组的燃料喷射器12中的一个或多个已经不能通电时，该控制系统设计成抽取采样时间的十分之一。具体地，微处理器21改变抽样周期，其中在燃料泵4的第一、第二柱塞都达到上死点，并同步地伴随着喷射燃料到发动机中时，同步地在该取样周期里抽样共轨10中的压力。
图11(a)至11(g)阐述了一个例子，采用第五实施例的微处理器21的失效保险模式控制共轨10中的压力。图11(a)至11(g)表示的与图4(a)至4(g)相同。
在阐述的例子中，燃料喷射器12象第一实施那样的分为第一和第二组。第一组燃料喷射器12的供电线路没有使燃料喷射器12通电。当发现这样的问题时，在第二柱塞到达上死点后，微处理器21立即定义该时间为采样时间，此时，通过燃料压力传感器32采样用在共轨10中的压力反馈控制中的共轨10中的压力。这保证在流入和流出共轨10中的燃料总量之间达到稳定的平衡，从而使得在图11(b)中用实线表示共轨10中的燃料压力与虚线表示的所述目标压力保持一致，其中共轨10中的燃料压力是在如图11(c)所示的每个抽样时间由燃料压力传感器32测得的。在图3的步骤16中通过积分项计算从燃料泵4排放的燃料的目标量。
可以以下述方式修改上述第一至第五实施例的发动机控制系统。
第五实施例的微处理器21可以有选择地设计成不是抽取采样时间的十分之一，而是确定在图3的步骤16中得到的目标燃料量的一半，其通过第一排放控制阀6或者第二排放控制阀8排放，所述第一排放控制阀6或者第二排放控制阀8与已经确定没有通电的第一组和第二组燃料喷射器12中的一个相对应。
图12(a)至12(g)阐述了第四实施例中控制共轨10中压力的失效保险模式的修改型，其设计成设定燃料量为零(0)，所述的燃料量为，在由确定已经完全无法通电的一个或多个燃料喷射器12喷射燃料的喷射定时之前，紧接着每次从燃料泵4排放的量。在阐述的例子中，微处理器21设定燃料量为零(0)，所述的燃料量为，在由确定已经完全无法通电的一个或多个燃料喷射器12喷射燃料的喷射定时之后，紧接着每次从燃料泵4排放的量。在抽样时间，微处理器21抽样共轨10中的压力，所述抽样时间定义为将燃料从燃料泵4供给到共轨10中和喷射燃料到发动机之间的间隔时间内，在此期间没有燃料从共轨10中输入或者输出。
用在第一至第五实施例中的燃料泵4，可以设计为具有两个柱塞和一个单独的排放控制阀，在两个柱塞都处于压缩冲程时，控制打开所述单独的排放控制阀。柱塞和排放控制阀的数量并不仅限于上面所描述的那些数量。
燃料泵4可以有选择地配有吸入控制阀以取代排放控制阀6、8。所述吸入控制阀用于控制从燃料箱2抽吸到燃料泵4中的燃料量。所述排放控制阀6、8或者吸入控制阀可以设计成通过开关信号在全关位置和全开位置之间转换，或者具有在全关和全开位置之间的一个选定的位置。
微处理器21可以有选择地设计成使用PID算法的前馈项精确地控制共轨10中的压力，计算用于补偿共轨10中的目标燃料压力的改变所需的燃料总量。
可以有选择地设计上述实施例的发动机控制系统为异步系统，其中提供燃料到共轨10的时间与燃料从燃料喷射器12喷射到发动机中的时间不一致。在图13(a)至13(g)阐述了这种类型的异步系统的操作。
在阐述的例子中，供给到共轨10中的燃料量与从共轨10中喷射到发动机10中的燃料量的比率为1∶2。具体地，燃料泵4的单个泵冲程补偿由两个燃料喷射从共轨10到发动机中所消耗的燃料量。图13(b)阐述了由供给到共轨10中的燃料量和从共轨10中流出的燃料量之间的稳定平衡所建立的共轨10中的压力变化。在图11(b)中用实线表示的共轨10中的燃料压力与虚线表示的目标压力一致，所述共轨10中的燃料压力是在如图11(c)所示的每个抽样时间由燃料压力传感器32测得的。在图3的步骤16中通过积分项计算从燃料泵4排放的燃料的目标量。
为了便于更好地理解本发明，按照上述的优选实施例已经公开了本发明，应该认识到在不脱离本发明的原理范围内可以通过各种各样的方式实施本发明。因此，本发明应该理解成包括所有可能的实施例和已展示实施例的变型，它们都可以在不脱离如所附权利要求所阐明的本发明的原理范围内实施。
每个实施例的微处理器21都可以设计成诊断每个燃料喷射器12不能打开到理想位置的故障，也就是说，除了燃料喷射器12的供电线路的断路以外的、导致不能将理想的燃料量喷射到发动机的故障，并且在发生这种故障时进入失效保险模式。也可以设计微处理器21使其诊断燃料喷射器12在打开时的故障，所述故障是由于例如外物侵入燃料喷射器12中所引起的机械闭锁所导致的。
权利要求
1.一种燃料喷射控制系统，包括用于提供燃料的燃料泵；蓄压器，其在一给定的压力下蓄积从所述燃料泵提供的燃料；燃料喷射器，每个燃料喷射器把所述蓄压器提供的燃料喷射到多缸内燃机的一个气缸中；燃料压力传感器，用于测量所述蓄压器内的燃料压力；以及控制器，其用于使所述燃料喷射器通电以在连续的给定喷射定时将燃料喷射到发动机的气缸中，并且还控制所述燃料泵的操作，使其在连续的控制时间将一定量的燃料供给到所述蓄压器，以补偿从所述蓄压器流出的燃料量，从而使由所述燃料压力传感器测量得到的所述蓄压器中的燃料压力与反馈控制的目标值一致，所述控制器设计成执行诊断功能，以诊断至少一个所述燃料喷射器是否已经出现操作故障，当确定至少一个所述燃料喷射器已经出现操作故障时，所述控制器改变反馈控制模式，以在连续的控制时间之一降低从所述燃料泵供给到所述蓄压器的燃料量，所述控制时间位于一远离其中至少一个所述燃料喷射器通电以将燃料喷射到发动机中的连续的喷射定时之一的选定间隔。
2.如权利要求1所述的燃料喷射控制系统，其特征在于，所述控制器以同步模式工作，在通过每个所述燃料喷射器喷射燃料到发动机中的同时，控制所述燃料泵同步地将一定量的燃料供给到所述蓄压器中，并且当确定至少一个所述燃料喷射器已经出现故障时，所述控制器改变反馈控制模式，以在邻近其中所述燃料喷射器通电以将燃料喷射到发动机中的连续的喷射定时之一的连续的控制时间之一，降低从所述燃料泵供给到所述蓄压器的燃料量。
3.如权利要求2所述的燃料喷射控制系统，其特征在于，所述燃料喷射器分为多组，并且其中还包括供电线路，每个供电线路提供电力使所述多组燃料喷射器中的一组通电，并且其中所述燃料泵设有多个计量阀，一个计量阀用于一组所述燃料喷射器，所述计量阀调节从所述燃料泵供给到所述蓄压器的燃料以达到所述控制器所要求的量，当确定至少一个所述燃料喷射器已经出现操作故障时，所述控制器改变反馈控制模式以降低燃料量，正如通过与包括所述至少一个燃料喷射器的其中一组相对应的一个所述计量阀所进行的调节那样。
4.如权利要求3所述的燃料喷射控制系统，其特征在于，当确定至少一个所述燃料喷射器已经出现操作故障时，所述控制器改变反馈控制模式以将燃料量降低到零，正如通过与包括所述至少一个燃料喷射器的其中一组相对应的一个所述计量阀所进行的调节那样。
5.如权利要求3所述的燃料喷射控制系统，其特征在于，当确定至少一个所述燃料喷射器已经出现操作故障时，所述控制器改变反馈控制模式以将燃料量降低为预定值，正如通过与包括所述至少一个燃料喷射器的其中一组相对应的一个所述计量阀所进行的调节那样。
6.如权利要求1所述的燃料喷射控制系统，其特征在于，所述控制器以同步模式工作，以在通过每个所述燃料喷射器将燃料喷射到发动机中的同时，控制所述燃料泵同步地将一定量的燃料供给到所述蓄压器，使得通过所述燃料压力传感器在一个取样周期中取样得到的所述蓄压器中的燃料压力与反馈控制下的目标值一致，其中所述燃料喷射器分为多组，并且当确定至少一个所述燃料喷射器已经出现操作故障时，所述控制器改变反馈控制模式以改变取样周期。
全文摘要
一种蓄压式燃料喷射系统，其用来使燃料喷射器通电以在连续的喷射定时喷射燃料到内燃机中，并且还控制燃料泵使其在连续的控制时间将燃料提供到蓄压器，以补偿反馈控制下从蓄压器流出的燃料量。当已经发现至少一个燃料喷射器出现工作故障时，系统改变反馈控制模式，以在远离连续的喷射定时之一的选定间隔的连续的控制时间之一降低提供给蓄压器的燃料量，从而保证在流入和流出蓄压器的燃料量之间的稳定平衡，其中在所述喷射定时至少一个燃料喷射器通电。
文档编号F02D41/14GK1978881SQ20061017298
公开日2007年6月13日 申请日期2006年12月5日 优先权日2005年12月5日
发明者早川良树 申请人:株式会社电装