专利名称：内燃机的燃油喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的燃油喷射系统。
背景技术：
已知一种内燃机，被设计成这样，燃油喷射器通过高压管路连接到共用油轨并在单个循环中执行多个燃油喷射，例如两个先导喷射和一个随后的主喷射(例如，日本未审查的专利公布(kokai)No.2000-18074)。在这种内燃机中，主燃油喷射根据一图表来计算，并且第一和第二先导喷射的喷射量和喷射正时根据主喷射量和发动机转速由图表来计算。
但是在这种内燃机中，如果使用的燃油发生了改变，燃油特性也将改变。如果燃油特性改变了，将产生一些问题，即引起排放恶化或者车辆操作性的恶化。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种内燃机的燃油喷射系统，其能确保良好的排放以及良好的发动机操作性。
根据本发明，提供了一种内燃机的燃油喷射系统，该内燃机设置有共用油轨和连接到该共用油轨的燃油喷射器，在发动机的一个循环过程中，每一个燃油喷射器执行至少两次在先喷射和在后喷射，并且根据从执行在先喷射到执行在后喷射的时间间隔，相对于目标值来改变在后喷射的波动量，内燃机的燃油喷射系统设置有一计算装置，其用于计算在在先喷射时产生于燃油喷射器中的压力脉动的传播速度，根据该计算的传播速度估算燃油特性，并且根据该估算的燃油特性改变发动机的控制常数。
图1是压燃式内燃机的总图；图2是燃油喷射器尖端的侧面剖视图；图3A和3B是喷射模型图；图4A和4B是喷射量的图表；图5A和5B是主喷射正时等的图表；图6A和6B是主喷射的波动量图；图7A和7B是主喷射的波动量图；图8A和8B是发动机冷却水温度，目标怠速以及总喷射量之间的关系图；图9是用于判定燃油特性的流程图；图10A-10C是主喷射的波动量图；图11A和11B是主喷射的波动量图；图12是燃油喷射控制的流程图；图13A-13C是收缩率或扩展率的图。
具体实施例方式
参照图1，1是压燃式内燃机壳体，2是气缸的燃烧室，3是用于将燃油喷射到燃烧室2内的燃油喷射器，4是进气歧管，5是排气歧管。进气歧管4通过进气导管6连接到排气涡轮增压器7的压缩器7a的出口。该压缩器7a的入口连接到一空气滤清器8。进气导管6在其内部设置有一通过步进电机驱动的节气门9。另一方面，排气歧管5连接到排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口。
排气歧管5和进气歧管4通过一废气循环(在下文指的是“EGR”)通道10相互连接。该EGR通道10具有一设置在其内的电控型的EGR控制阀11。另一方面，每一燃油喷射器13通过一燃油供给管路12连接到一共用油轨13。该共用油轨13通过电控型的可变流量的燃油泵14而从燃油箱15将燃油供给到其内部。供给到共用油轨13的燃油通过燃油供给管路12提供给燃油喷射器3。该共用油轨13设置有一燃油压力传感器16以用于检测共用油轨13内的燃油压力。根据燃油压力传感器16的输出信号，燃油泵14的流量被控制以便共用油轨13内的燃油压力变为目标燃油压力。而且，发动机机体1设置有一水温传感器17以用于检测发动机冷却水的温度。
电控单元20由一数字计算机组成并且设有ROM(只读存储器)22，RAM(随机存取存储器)23，CPU(微处理器)24，输入端口25，以及输出端口26，它们全部通过双向总线21连接。燃油压力传感器16和水温传感器17的输出信号通过相应的AD转换器27输入到输入端口25。另一方面，加速器踏板18具有一与其相连的负载传感器18a，其用于产生与加速器踏板18的降低L成比例的输出电压。负载传感器18a的输出电压通过AD转换器27输入到输入端口25。而且，输入端口25具有一与其相连的曲柄角传感器19，其用于每当曲柄轴旋转例如15°时产生一输出脉冲。另一方面，输出端口26具有一与其相连的燃油喷射器3，一用于驱动节气门9的步进电机，EGR控制阀11，以及穿过相应的驱动电路28的燃油泵14。
图2是一燃油喷射器3的放大示意图。如图2所示，燃油喷射器3设置有一能定位在阀座30上的针阀31，一形成在针阀31尖端周围的吸取室32，一从吸取室32延伸到燃烧室2的内部的喷射孔33，以及一形成在针阀31周围的喷射室34。该喷射室34通过一高压燃油进给通道连接到共用油轨13，该燃油进给通道穿过燃油喷射器3的主体内部和燃油供给管路12的内部，即“高压管路35”。共用油轨13内的高压燃油通过高压管路35供给到喷射室34的内部。
燃油喷射器在其内部形成有一面对针阀31的后表面的压力控制室36。该压力控制室36在其内部设置有一压缩弹簧37，其用于向阀座30挤压针阀31。压力控制室36一方面通过一入口侧边收缩管38连接到高压管路35的中部，并且另一方面通过一出口侧边收缩管39连接到燃油溢流孔41，该溢流孔通过一溢流控制阀40来控制其开启和关闭。压力控制室36通过收缩管38持续地供给高压燃油。因此，压力控制室36充满了燃油。
如图2所示，当燃油溢流孔41被溢流控制阀40关闭时，针阀31将位于阀座30上。因此，燃油喷射停止。在此时，喷射室34和压力控制室36变得具有相同的燃油压力。当溢流控制阀40打开，即其开启燃油溢流孔41时，压力控制室36内的高压燃油穿过收缩管39从燃油溢流孔41流出并且因此压力控制室36内的压力逐渐降低。当压力控制室36内的压力降低后，针阀31升高并且从喷射孔33的燃油喷射将启动。
即，压力控制室36和燃油溢流孔41之间设置有一收缩管39。而且，由于有其它延迟元件，燃油的喷射在溢流控制阀40开启一段时间后才启动。随后，当溢流控制阀40关闭，即其关闭燃油溢流孔41，通过收缩管38向压力控制室36的内部供给的燃油将导致压力控制室36内的压力逐渐增大并且因此在溢流控制阀40关闭一段时间后燃油的喷射才停止。
在本发明中，每一燃油喷射器在发动机的一个循环过程中至少喷射两次燃油，一在先喷射和一在后喷射。图3A和3B示出了两个有代表性的燃油喷射方法。图3A显示的是在一主喷射M之前执行一先导喷射P的情形。在该情形中，先导喷射P为在先喷射而主喷射M为在后喷射。
另一方面，图3B示出了在主喷射M之前执行多个先导喷射P1，P2以及在主喷射M之后执行多个后面的喷射P3，P4的情形。在该情形中，如果将先导喷射P2作为在后喷射，先导喷射P1将变为在先喷射。如果将主喷射M作为在后喷射，先导喷射P1，P2将变为在先喷射。如果将先导喷射P3作为在后喷射，先导喷射P1，P2以及主喷射M将变为在先喷射。
注意，本发明是将示于图3A的在主喷射M之前执行先导喷射P的情形作为一个例子来进行详细描述的。
在本发明的实施例中，如图4A所示，目标总喷射量QT作为加速器踏板17降低即加速器开度L和发动机转速N之间的函数，以图表的形式预先存储在ROM 22中。而且，如图4B所示，目标主喷射量QM作为总喷射量QT和发动机转速N的函数，以图表形式预先存储在ROM 22中。另一方面，目标先导喷射量QP通过从总喷射量QT中减去主喷射量QM得到。
而且，如图5A所示，主喷射M的喷射启动正时θM作为总喷射量QT和发动机转速N的函数，以图表形式预先存储在ROM 22中。而且，从执行在先喷射到执行在后喷射的时间间隔被预先设定。在本发明的实施例中，如图5B所示，从启动先导喷射P到启动主喷射M的时间间隔TI作为总喷射量QT和发动机转速N的函数，以图表形式预先存储在ROM22中。先导喷射P的喷射启动正时θP通过主喷射M的喷射启动正时θM和时间间隔TI来计算。
而且，在本发明的实施例中，共用油轨13内的目标油轨压力被预先设定。该目标油轨压力通常随着总喷射量QT的增大而变高。
现在，如图2所示，针阀31打开并且燃油喷射被启动，喷射室34内的压力快速地下降。如果喷射室34内的压力以这种方式快速地下降，将产生一压力波。该压力波穿过高压管路35的内部向共用油轨13传播。随后，该压力波在高压管路35的开口端被反射并引导向共用油轨13的内部。随后，该压力波继续穿过高压管路35以相对于平均压力呈反向压力的状态向喷射室34前进，即以高压波的形式，并且将导致喷射室34的压力暂时变高。例如，如果已经执行了先导喷射，在那之后一段时间，喷射室34的内部由于在共用油轨13内的反射波将暂时地变为高压。
另一方面，当针阀31关闭时，燃油的流动将被迅速阻断，因此喷射室34内部的压力将暂时地升高并且将形成一压力波。该压力波也将穿过高压管路35的内部而传播，在共用油轨13处被反射，并且返回到喷射室34的内部。
而且，溢流控制阀40的开启和关闭操作还将引起压力波穿过喷射室34的内部传播。即，如果溢流控制阀40开启，燃油溢流孔41处的压力将迅速降低，因此产生一压力波。如果溢流控制阀40关闭，燃油溢流孔41的压力将迅速升高，因此产生一压力波。这些压力波穿过一对收缩管38，39从而穿过喷射室34传播并将引起喷射室34中的压力升高或降低。同时地，压力波在喷射室34中被反射并向共用油轨13或燃油溢流孔41传播。
以这种方式，如果先导喷射P被执行，由于针阀31的开启和关闭操作以及溢流控制阀40的开启和关闭操作而产生的压力波将引起喷射室34内的压力波动。随后，当喷射室34内的燃油压力以这种方式波动时，执行主喷射M。但是，如果当喷射室34内的燃油压力以这种方式波动时执行主喷射M，当喷射室34内的燃油压力变高时，喷射量将增加；而当喷射室34内的燃油压力变低时，喷射量将减小，因此，主喷射M的喷射量将波动。
随后，一种利用主喷射M的喷射量中的波动来判定燃油特性的方法将被解释。
图6A和6B以及图7A和7B示出了在发动机怠速过程中油轨压力维持在一预定油轨压力例如48MPa时的主喷射M喷射量的波动量。注意在图6A和6B以及图7A和7B中，横坐标Ti表示从先导喷射P被启动到主喷射M被启动之间的时间间隔(msec)，而纵坐标dQ表示主喷射M的喷射量相对于目标值的波动量(mm3)。
现在显示在图6A和6B以及图7A和7B的曲线示出了主喷射M喷射量相对于目标值的实际波动量dQ。正如上文的解释，如果喷射室34中的燃油压力变高，主喷射量将增加，而如果喷射室34中的燃油压力变低，主喷射量将减少，因此从图6A和6B以及图7A和7B可以得知，在先导喷射之后，喷射室34中的燃油压力将反复地升高和降低，也即波动。
但是，正如上文的解释，由于压力波在喷射室34和共用油轨13之间或喷射室34和燃油溢流孔41之间传播，将产生喷射室34中的燃油压力波动。喷射室34和共用油轨13之间的距离是一固定的长度并且喷射室34和燃油溢流孔41之间的距离也是一固定的长度，因此如果压力波的传播速度是恒定的，在执行先导喷射P之后而产生于喷射室34内的燃油压力将根据一设定的波动模型波动。
但是，压力波的传播速度取决于燃油特性，燃油压力，以及燃油温度而变化。即，压力波的传播速度由(E/γ)·g的平方根来表示，其中E为体积模量，γ为燃油的密度，g为重力加速度。即，压力波的传播速度与体积模量E的平方根成正比并且与燃油密度γ的平方根成反比。如果使用不同特性的燃油，体积模量E和密度γ将改变，因此，压力波的传播速度也将改变。而且，体积模量E与燃油压力成比例而与燃油温度成反比。因此，燃油压力越高，压力波的传播速越快；并且燃油温度越高，其速度越慢。也即，油轨压力越高，压力波的传播速越快。
图6A和7A示出了当使用作为基准的燃油并且燃油特性已经公知时的主喷射M的波动量dQ。另一方面，图6B示出了当使用比基准燃油具有更快传播速度特性的燃油时的主喷射M的波动量dQ。如果传播速度变快，主喷射M波动量dQ的波动模型将变为如图6A所示的根据先导喷射终止的时刻、沿时间间隔Ti的时间轴方向收缩的整个基准波动模型。
另一方面，图7B示出了当使用比基准燃油具有更慢传播速度特性的燃油时的主喷射M的波动量dQ。如果传播速度变慢，主喷射M波动量dQ的波动模型将变为如图7A所示的根据先导喷射终止的时刻、沿时间间隔Ti的时间轴方向扩展的整个基准波动模型。
现在，在本发明中，当判定燃油的特性时，作为一个预备阶段，首先使用用作基准的燃油，如图6A和7A所示，先导喷射量和主喷射量是相同的，当主喷射M的波动量dQ为基准值时，主喷射M被启动。在图6A和7A所示的例子中，基准值设为0。因此，在图6A和7A中，当主喷射M的波动量为0时启动主喷射M。从先导喷射的终止至主喷射启动之间的时间间隔INT此时被称为“基准时间间隔”。该基准时间间隔被预先存储起来。
以这种方式，在示于图6A和7A的例子中，由于当主喷射M的波动量为0时启动该主喷射M，实际喷射的主喷射量与预定的主喷射量相符合。换句话说，当只有单个先导喷射时，主喷射量被设为用于判定燃油特性的预定的总喷射量的1/2。用于判定燃油特性的预定总喷射量QS是将发动机转速N为怠速时的目标怠速NS时所需要的喷射量。目标怠速NS的差别取决于发动机的冷却水温TW。因此，如图8A所示，目标怠速NS以及总喷射量QS变得随发动机冷却水温TW而波动。
图8B示出了总喷射量QT与发动机转速N之间的关系。如图8B所示，当总喷射量QT被作为总喷射量QS以用于判定燃油特性时，发动机转速N变为目标发动机转速NS。而且，还可从图8B中理解，此时，如果总喷射量变得小于QS，发动机转速将变得低于目标怠速转速NS，而如果总喷射量变得大于QS，发动机转速将变得高于目标怠速转速NS。当判定燃油特性时，主喷射在先导喷射终止之后、已经经过基准时间间隔Ti后被启动。先导喷射量和主喷射量此时分别变为总喷射量QS的1/2。如果此时使用作为基准的燃油，如图6A和7A所示，主喷射的波动量dQ将在主喷射启动时变为零。因此，主喷射在此时将变为QS/2并且因此发动机转速N将变为目标怠速转速NS。
另一方面，如果这次使用与用作基准燃油相比具有更快的压力波传播速度特性的燃油，如图6B的虚线所示，当主喷射被执行时，在主喷射启动时的主喷射波动量dQ将变为负值。也即，实际主喷射量变得小于QS/2并且总喷射量变得小于QS。如果总喷射量变得小于QS，可从图8B中理解到，发动机转速N将变得低于目标怠速NS。也即，如果发动机转速N变得低于目标怠速NS，可知总喷射量变得小于QS，也即，如图6B所示，与示于图6A的基准波动模型相比，波动量dQ的波动模型将沿时间间隔Ti的时间轴方向收缩。
随后，在本发明的实施例中，时间间隔逐渐改变以便主喷射量变为QS/2，也即，发动机转速N变为目标怠速NS。换句话说，时间间隔逐渐改变以便主喷射在波动模型上的一位置处被启动，该位置与示于图6A的波动量dQ在主喷射启动时刻的波动模型上的基准值相对应。因此可知，应将时间间隔设得更短一些。也即，在本发明的实施例中，当发动机转速N低于目标怠速NS时，时间间隔Ti从基准时间间隔INT逐渐缩短，并且在主喷射波动量dQ变为基准值时的时间间隔INTs，也即，发动机转速N变为目标怠速NS时的时间间隔INTs被找到了。
另一方面，如果使用与用作基准燃油相比具有更慢的压力波传播速度特性的燃油，如图7B的虚线所示，当主喷射被执行时，在主喷射启动时的主喷射波动量dQ将变为正值。也即，实际主喷射量变得大于QS/2并且总喷射量变得大于QS。如果总喷射量变得大于QS，可从图8B中理解到，发动机转速N将变得高于目标怠速NS。也即，如果发动机转速N变得高于目标怠速NS，可知总喷射量变得大于QS，也即，如图7B所示，与示于图7A的基准波动模型相比，波动量dQ的波动模型将沿时间间隔Ti的时间轴方向扩展。
随后，在本发明的实施例中，时间间隔逐渐改变以便主喷射量变为QS/2，也即，发动机转速N变为目标怠速NS。换句话说，时间间隔逐渐改变以便主喷射在波动模型上的一位置处被启动，该位置与示于图7A的波动量dQ在主喷射启动时刻的波动模型上的基准值相对应。因此，可知应将时间间隔设得更长一些。也即，在本发明的实施例中，当发动机转速N高于目标怠速NS时，时间间隔Ti从基准时间间隔INT逐渐增加，并且在主喷射波动量dQ变为基准值处的时间间隔INTs，也即，发动机转速N变为目标怠速NS时的时间间隔INTs被找到了。
当传播速度变得更快时，如图6B所示，时间间隔INTs将变短，而当传播速度变得更慢时，如图7B所示，时间间隔INTs将变长。因此，基准时间间隔INT和时间间隔INTs的时间间隔比(INT/INTs)表示了传播速度比VR。如果将用作基准燃油的传播速度V0与该传播速度比VR相乘，则有可能计算所使用的燃油的传播速度V。
如果燃油的传播速度V被计算出来了，燃油特性可根据该传播速度被估算。发动机的控制常数根据该估算的燃油特性改变。也即，如果传播速度是已知的，燃油特性如体积模量E和燃油的密度γ可被估算并且控制常数如受燃油特性影响的发动机顺服常数可被改变，从而排放可被改进并且车辆操作性也提高了。
随后，用于判定燃油特性的程序将通过参照图9来解释。
参照图9，首先在步骤50处，判断用于判定燃油特性的条件是否满足了。当发动机的操作状态为一预定操作状态时，在本发明的实施例中，用于判定的条件在预热结束之后的发动机怠速操作时被断定得到了满足。当用于判定的条件满足后，程序继续步骤51。
在步骤51处，与发动机冷却水温TW相应的目标怠速NS根据示于图8A的关系来计算，随后在步骤52处，与发动机冷却水温TW相应的总喷射量QS根据示于图8A的关系来计算。随后，在步骤53处，将总喷射量QS的1/2作为先导喷射量QP和主喷射量QM。随后，在步骤54处，将基本时间间隔INT作为时间间隔INTs并且主喷射根据该时间间隔INTs被启动。随后，在步骤55处，判定是否已经经过了一段固正时间。当已经经过了该固正时间时，程序继续步骤56。
在步骤56处，判断发动机转速N是否大于目标怠速NS加上一个较小值α(NS+α)。当N＞NS+α时，程序继续步骤57，在那里，时间间隔INTs增加一固定值ΔINT并且该程序返回到步骤56。因此，只要N＞NS+α，时间间隔INTs将持续增加。
另一方面，当在步骤56中判断出N≤NS+α时，程序继续步骤58，在那里，判断发动机转速N是否小于目标怠速NS减去一个较小值β(NS-β)。当N＜NS-β时，程序继续步骤59，在那里，时间间隔INTs减少一固定值△INT并且该程序返回到步骤56。因此，只要N＜NS-β，时间间隔INTs将持续缩短。
另一方面，当在步骤58中判断出N≥NS-β时，也即，当发动机转速N变为目标怠速NS时，程序继续步骤60，在那里，基本时间间隔INT和时间间隔INTs的时间间隔比(INT/INTs)被作为传播速度比VR。随后，在步骤61，用作基准燃油的传播速度V0与传播速度比VR相乘以计算出所使用的燃油的传播速度V。随后，在步骤62，燃油特性根据该传播速度V来估算并且发动机的控制常数根据该估算的燃油特性作出改变。
随后，将解释使用该传播速度比VR来控制燃油喷射的实施例。
图10A-10C示出了关于三个不同油轨压力的主喷射的波动量。即，图10A-10C相似于图6A和6B以及图7A和7B，横坐标Ti表示从先导喷射P已被启动后至启动主喷射M之间的时间间隔(msec)，而纵坐标dQ表示主喷射M的喷射量相对于目标值的波动量(mm3)。而且，图10A-10C中，□标记显示的是油轨压力为48MPa，○标记显示的是油轨压力为80MPa，△标记显示的是油轨压力为128MPa。注意图10A示出了主喷射M的喷射量关于三个不同油轨压力目标值的实际波动量dQ。见图10A，可以理解，由曲线示出的主喷射量的波动模型周期不同，即油轨压力越高，周期越短，但是它们以相同的方式升高和降低。
以这种方式，当油轨压力变高时，喷射室34内燃油压力的波动周期将变短。此时，喷射室34内的燃油压力以沿图10A的横坐标方向，也即，沿时间间隔轴的方向，收缩的波动模型的形式波动。因此，如图10A所示，油轨压力越高，以沿时间间隔轴方向收缩的波动模型的形式波动的主喷射的喷射量dQ越大。
如果将由图10A的○标记所示的油轨压力80MPa作为基准油轨压力，并且将主喷射在该基准油轨压力时刻的波动量dQ的波动模型作为基准波动模型，当由□标记所示的油轨压力48MPa时，也即，当油轨压力低于该基准油轨压力时，如果主喷射波动量dQ的整个波动模型在使用先导喷射终止的时刻作为固定点时、沿时间间隔轴方向均匀地收缩，那么波动模型向上以及向下波动的时刻将与基准波动模型向上以及向下波动的时刻相符合。在由△标记显示的油轨压力为128MPa时，即当油轨压力高于基准油轨压力时，如果主喷射波动量dQ的整个波动模型在使用先导喷射终止的时刻作为固定点时、沿时间间隔轴方向均匀地扩展，那么波动模型向上以及向下波动的时刻将与基准波动模型向上以及向下波动的时刻相符合。图10B示出了当油轨压力为48MPa时使波动模型收缩以及当油轨压力为128MPa时使波动模型扩展，以便波动模型向上和向下波动的周期与基准波动模型以这种方式向上和向下波动的周期相符合。
如果使每一油轨压力下的波动模型以这种方式收缩或扩展，将每一波动模型覆盖在基准波动模型上是可能的。即，将每一波动模型标准化为共同的基准波动模型变为了可能。当有可能以这种方式将每一波动模型标准化为共同的基准波动模型时，有可能通过每一波动模型的收缩率或扩展率来改变时间间隔，并根据该共同的基准波动模型使用该改变的时间间隔来找出每一油轨压力下的主喷射的波动量dQ。
例如，如果将当在图10A中油轨压力为80MPa时的主喷射波动量dQ的波动模型作为共同的基准波动模型，那么，当通过在48MPa时波动模型的收缩率来收缩时间间隔Ti时，当油轨压力为48MPa时的每一时间间隔Ti处的主喷射的波动量dQ与基准波动模型上的主喷射的基准波动量dQ相符合。即在每一油轨压力下的波动模型的收缩率或扩展率与该时间间隔Ti相乘来获得改变的时间间隔。与该改变的时间间隔相应的基准波动模型的基准波动量dQ与每一油轨压力下的主喷射的波动量dQ相符合。如果以这种方式使用改变后的时间间隔，如果仅存储在基准波动模型的主喷射的基准波动量dQ，就有可能根据该基准波动量dQ找出每一油轨压力下的主喷射波动量dQ。
即在本发明的实施例中，当油轨压力为一预定基准油轨压力时，随时间间隔Ti的增加与基准波动模型一起改变的在后喷射的基准波动量被预先存储。而且，当油轨压力不是基准油轨压力时，当收缩或扩展在后喷射的波动量的波动模型以便将其覆盖在基准波动模型上时的波动模型的收缩率或扩展率被预先存储。使用该收缩率或扩展率，与该油轨压力相应的在后喷射的波动量可根据基准波动量和时间间隔Ti来计算。
具体地说，在后喷射在基准油轨压力下的基准波动量dQ被预先存储为时间间隔Ti的函数。当将在典型油轨压力下的波动模型覆盖在基准波动模型上时的每一波动模型的收缩率或扩展率被预先存储。通过当前油轨压力下的波动模型的收缩率或扩展率与时间间隔Ti相乘，得到改变的时间间隔。与该改变后的时间间隔相应的在后喷射的基准波动量dQ被作为在后喷射在当前油轨压力下的波动量。
如图10B所示，油轨压力越高，主喷射在同一时间间隔Ti时的波动量dQ变得越大。因此，为了在每一油轨压力下将波动模型标准化为共同的基准波动模型，优选的是，根据沿图10B的纵坐标方向的油轨压力收缩或扩展在每一油轨压力下的波动模型，即沿主喷射波动量dQ增加或减小的方向。图10C显示的是沿主喷射波动量dQ增加或减小的方向、在每一油轨压力下收缩或扩展该波动模型以便将其覆盖在基准波动模型上的情况。
在本发明的该实施例中，当收缩或扩展在后喷射的波动量的波动模型以便将其覆盖在基准波动模型上时，波动模型的收缩率或扩展率关于每一油轨压力被存储。在图10B中，通过将油轨压力为80MPa时的基准波动量dQ与收缩率或扩展率的倒数相乘，主喷射在每一油轨压力下的波动量dQ可被计算。
图11A示出了在维持油轨压力为48MPa的状态下，使主喷射的喷射量为5(mm3)，10(mm3)，20(mm3)，30(mm3)以及40(mm3)时的主喷射的波动量dQ。即使时间间隔Ti相同，如果主喷射的喷射量改变，也即喷射正时发生改变，影响喷射的波动模型的区域也将改变，因此主喷射的波动量dQ将根据主喷射的喷射量发生改变。在该情形中，通常来说，主喷射的喷射量越大，在同一时间间隔Ti时的主喷射的波动量dQ将变得越大。因此，为了将每一油轨压力下的波动模型标准化为共同的基准波动模型，优选的是沿图11A的纵坐标方向，也即沿主喷射的波动量dQ增加或减小的方向，收缩或扩展每一油轨压力下的波动模型。图11B示出了沿主喷射的波动量dQ增加或减小的方向收缩或扩展每一油轨压力下的波动模型以便将其覆盖在基准波动模型上的情形。
在该情形中，在本发明的该实施例中，当收缩或扩展在后喷射的波动量的波动模型以便将其覆盖在基准波动模型上时，波动模型的收缩率或扩展率关于每一主喷射的喷射量被存储。在图11A中，通过将喷射量为20(mm3)时的基准波动量dQ与收缩率或扩展率的倒数相乘，主喷射的波动量dQ可被计算。
另一方面，图10A-10C以及图11A-11B示出了在使用用作基准燃油的情形下主喷射的波动量dQ。当燃油的特性不同于用作基准的燃油特性时，为了从用作一基准的波动模型来获得主喷射的波动量dQ，可从图6A和6B以及图7A和7B中理解到，将时间间隔Ti与时间间隔比的倒数即传播速度比VR的倒数相乘可获得改变后的时间间隔Ti。根据该改变后的时间间隔Ti的基准波动模型上的基准波动模型将变为所寻找的波动值。
随后，用于将燃油喷射控制到一目标值的燃油喷射控制的例子将通过参照示于图12的燃油喷射控制程序来解释。
参照图12，首先，在步骤100处，由示于图4A的图表来计算总喷射量QT。随后，在步骤101处，由示于图4B的图表来计算主喷射量QM。随后，在步骤102，将总喷射量QT减去主喷射量QM来计算先导喷射量QP。随后，在步骤103，由示于图5A的图表来计算主喷射启动正时θM。随后，在步骤104，由示于图5B的图表来计算时间间隔TI。随后，在步骤105，根据主喷射启动正时θM和时间间隔TI来计算先导喷射启动正时θP。
随后，在步骤106，当根据油轨压力或一固正时间段内的油轨压力的平均值(在下文中简单地作为“油轨压力”)、沿时间间隔增加或减小的方向收缩或扩展主喷射量的波动量dQ的波动模型以便将其覆盖在基准波动模型上时，收缩率或扩展率K1可被计算，其中油轨压力由燃油压力传感器16来检测。该收缩率或扩展率K1显示于图13A。如果基准油轨压力为80MPa，当油轨压力接近80MPa时，收缩率或扩展率K1为1.0。当油轨压力变得低于基准油轨压力时，K1将减小，也即波动模型收缩，而当油轨压力变得高于基准油轨压力时，K1将增加，也即波动模型扩展。
随后，在步骤107，波动模型的收缩率或扩展率K1与时间间隔TI相乘以便计算出改变后的时间间隔Ti。随后，在步骤108，该改变后的时间间隔与时间间隔比即传播速度比VR的倒数相乘，以便计算最终改变的时间间隔Ti。随后，在步骤109，如果基准油轨压力为80MPa，基准主喷射量QM设为20(mm3)，并且基准先导喷射量QP设为2(mm3)，即在图10B中以○标记的波动量被作为基准波动量dQ，则与改变后的时间间隔Ti相对应的基准波动量dQ可被计算。
随后，在步骤110，当根据油轨压力而沿主喷射波动量的增加或减小的方向收缩或扩展主喷射量的波动模型以便将其覆盖在基准波动模型上时，波动模型的收缩率或扩展率K2可被计算。K2的变化示于图13B。如图13B所示，在用作基准的油轨压力附近，K2的值变为1.0。如果油轨压力变得低于基准油轨压力，K2的值将变得大于1.0，而当油轨压力变得高于基准油轨压力时，K2的值将变得小于1.0。
随后，在步骤111，当根据主喷射量QM而沿主喷射波动量的增加或减小的方向收缩或扩展主喷射量的波动模型以便将其覆盖在基准波动模型上时，波动模型的收缩率或扩展率K3可被计算。如图13C所示，在用作基准的主喷射量附近，K3的值变为1.0。当主喷射量变得低于基准主喷射量时，K3的值将变得大于1.0，而当主喷射量变得大于基准主喷射量时，K3的值将变得小于1.0。
随后，在步骤112，在步骤109中计算的基准波动量dQ与收缩率或扩展率K2和K3的倒数相乘以便计算主喷射的最终波动量dQ。随后，在步骤113，主喷射的一个指令值被修正以便根据该波动量dQ将实际喷射量变为目标值。例如，当波动量dQ为正值时，主喷射的指令值被修正以便在步骤101中计算的主喷射量QM被减小该波动量dQ并且实际喷射量变为该减小后的主喷射量(QM-dQ)。与此相反，如果波动量dQ为负值，主喷射的指令值被修正以便主喷射量QM增加该波动量dQ并且实际喷射量变为该增加后的主喷射量(QM+dQ)。以这种方式，实际喷射量被控制为目标值QT。随后，在步骤114，执行先导喷射和主喷射的程序。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.(删除)2.(修改)一种内燃机的燃油喷射系统，其设置有一共用油轨和连接到该共用油轨的燃油喷射器，在发动机的一个循环过程中，由每一个燃油喷射器执行包括至少一次在先喷射和一次在后喷射的燃油喷射，并且根据从执行在先喷射到执行在后喷射的时间间隔，在后喷射喷射量的波动量相对于一目标值改变，其中，设置有存储装置，用于预先存储从执行在先喷射到执行在后喷射的基准时间间隔，在发动机的预定操作状态时使用用作基准的燃油时，在后喷射的所述波动量变为一基准值时，获得该时间间隔；设置有测定装置，用于测定从执行在先喷射到执行在后喷射的时间间隔，在发动机的操作状态变为所述发动机的预定操作状态时，在后喷射的所述波动量变为该基准值时，获得该时间间隔，燃油的压力脉动的传播速度根据基准时间间隔和由测定装置测定的时间间隔的时间间隔比来计算，燃油特性根据所计算的传播速度来估算，并且发动机的控制常数根据该估算的燃油特性被改变。
3.如权利要求2所述的内燃机的燃油喷射系统，其中所述基准值为零。
4.如权利要求2所述的内燃机的燃油喷射系统，其中所述发动机的预定操作状态为怠速操作状态。
5.如权利要求2所述的内燃机的燃油喷射系统，其中在后喷射的所述波动量变为一基准值时的发动机转速被预先存储为一目标转速，并且一时间间隔逐渐改变，从而当发动机的操作状态在发动机的操作过程中变为发动机的所述预定操作状态时，发动机转速变为该目标转速，借此在后喷射的波动量变为该基准值时的时间间隔被获得。
6.如权利要求2所述的内燃机的燃油喷射系统，还设置有一存储装置，用于在油轨压力为一预定基准油轨压力时、存储在后喷射的基准波动量，该在后喷射的基准波动量随着时间间隔的增加根据一基准波动模型而变化；还设置有一波动计算装置，用于根据油轨压力、由基准波动量和使用所述时间间隔比的时间间隔来计算在后喷射的所述波动量，以及一控制装置，用于利用由该波动计算装置计算的波动量将喷射量控制到一目标值。
7.如权利要求6所述的内燃机的燃油喷射系统，其中所述波动计算装置将时间间隔与所述时间间隔比的倒数相乘以便得出当油轨压力不是基准油轨压力时的改变的时间间隔，并且将根据所述改变的时间间隔的基准波动量作为在后喷射的所述波动量。
权利要求
1.一种内燃机的燃油喷射系统，该内燃机设置有一共用油轨和连接到该共用油轨的燃油喷射器，在发动机的一个循环过程中，每一个燃油喷射器执行为在先喷射和在后喷射的至少两次喷射，并且根据从执行在先喷射到执行在后喷射的时间间隔、相对于目标值来改变在后喷射的波动量，所述内燃机的燃油喷射系统设置有一计算装置，用于计算在在先喷射时产生于燃油喷射器中的压力脉动的传播速度，由该计算的传播速度估算燃油特性，并且根据该估算的燃油特性改变发动机的控制常数。
2.如权利要求1所述的内燃机的燃油喷射系统，其中在当发动机的预定操作状态下使用用作基准的燃油时、在后喷射的所述波动量变为一基准值的情况下的基准时间间隔被预先存储；当发动机的操作状态在发动机的操作过程中变为所述发动机的预定操作状态时在后喷射的所述波动量变为该基准值的情况下的时间间隔被获得，并且在那时所使用的燃油中的压力脉动的传播速度根据该基准时间间隔和获得的时间间隔的时间间隔比来计算。
3.如权利要求2所述的内燃机的燃油喷射系统，其中所述基准值为零。
4.如权利要求2所述的内燃机的燃油喷射系统，其中所述发动机的预定操作状态为一怠速操作状态。
5.如权利要求2所述的内燃机的燃油喷射系统，其中在后喷射的所述波动量变为一基准值时的发动机转速被预先存储为一目标转速，并且时间间隔逐渐改变，从而当发动机的操作状态在发动机的操作过程中变为发动机的所述预定操作状态时，发动机转速变为该目标转速，借此在后喷射的波动量变为该基准值时的时间间隔被获得。
6.如权利要求2所述的内燃机的燃油喷射系统，还设置有一存储装置，用于在油轨压力为一预定基准油轨压力时、存储在后喷射的基准波动量，该在后喷射的基准波动量随着时间间隔的增加根据一基准波动模型而变化；还设置有一波动计算装置，用于根据油轨压力、由基准波动量和使用所述时间间隔比的时间间隔来计算在后喷射的所述波动量，以及一控制装置，用于利用由该波动计算装置计算的波动量将喷射量控制到一目标值。
7.如权利要求6所述的内燃机的燃油喷射系统，其中所述波动计算装置将时间间隔与所述时间间隔比的倒数相乘以便得出当油轨压力不是基准油轨压力时的改变的时间间隔，并且将根据所述改变的时间间隔的基准波动量作为在后喷射的所述波动量。
全文摘要
一种内燃机，其设置有共用油轨(13)和连接到该共用油轨(13)的燃油喷射器(3)。当执行先导喷射时，喷射压力将波动。此时，主喷射的喷射量将以特定波动模型波动。如果横坐标表示从启动先导喷射到启动主喷射的时间间隔，并且纵坐标表示主喷射的波动量，那么主喷射喷射量的波动模型将变为根据燃油特性、沿横坐标收缩或扩展的形式。这种特性被用来得到主喷射喷射量的波动量。
文档编号F02D41/40GK1802497SQ20048001583
公开日2006年7月12日 申请日期2004年8月30日 优先权日2003年9月1日
发明者筒井恒雄 申请人:丰田自动车株式会社