专利名称：控制共轨燃料喷射系统中操作压力的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机燃料喷射，具体地说，涉及控制特别用于迪塞尔发动 机的共轨燃料喷射系统中的操作压力的方法和系统。
更具体地说，本发明涉及一种控制内燃机燃料喷射系统中的操作压力的
方法，包括
-将预定目标高压下的燃料供应到多个电气控制的燃料喷射器共用的 储存器空间，每个燃料喷射器适配地将预定量的受压燃料喷射到发动机各缸 体的燃烧室；
-测量所述储存器空间内的燃料压力；和
-根据所述测量的压力调节所述储存器空间内的燃料压力，从而通过将 过多燃料返回燃料箱而保持取决于发动机操作点的预定目标喷射压力设定 点。本发明还涉及一种用于控制内燃机燃料喷射系统中的操作压力的系统， 包括
-多个喷射器，每个喷射器适配地将预定量的受压燃料输送到发动机各 缸体的燃烧室内；
-高压储存器空间，由所述多个喷射器共用，并布置成将燃料保持高压；
-传感器装置，用于测量所述储存器空间内的燃料压力；
-调节装置，用于根据所述测量的压力调节所述储存器空间内的燃料压
力，从而通过将过多的燃料返回到燃料箱而保持取决于发动机操作点的预定
目标喷射压力设定点；和
-电子控制装置，布置成通过操作喷射器控制阀来控制燃料喷射时序以
及喷射量。
背景技术：
在共轨燃料喷射系统中，借助储存器空间(准确的说，共用燃料轨道) 将压力发生和燃料喷射功能分开，并且独立于发动机速度和燃料喷射量来产 生和保持喷射高压。借助于连续操作发动机驱动下的高压泵，将处于压力下的燃料供应到共 用轨道。轨道内所需压力可以随着发动机操作点变化，该压力受到位于喷射 系统低压侧的高压泵入口处的燃料质量测量单元的控制。测量单元根据电子 控制单元驱动的闭环控制中的轨道压力传感器测量的当前燃料压力，确保所 述泵将正确的燃料量输送到轨道中。但是，较之利用能直接作用于高压侧的 轨道的阀进行控制而言，压力控制性能较差。实际上，较为緩慢的燃料压力 响应可能导致增加排放量和噪声，以及在一个喷射器发生故障的情况下，出 现不希望看到的过压问题。
为了克服上述缺陷，传统上，在燃料轨道(因此，在燃料喷射系统的高 压侧)上配装与燃料箱返回线路相连的压力释放阀，目的是作为压力控制阀， 特别用于在控制循环对发动机设定点迅速做出响应时(例如，在反向载荷变 化时，诸如驾驶者松开加速器踏板)，排泄掉不需要喷射的燃料，以及将燃 料轨道内的燃料压力限制到许可的最大压力，在这种情况下，该释放阀作为 压力限制器。
在测量单元发生故障时(即，电气或机械故障导致该单元的阀无法打开， 轨道压力可能到达对发动机部件完整性甚至车辆完整性造成危险的水平，并 且压力释放阀用来将共用轨道中过多的燃料排泄到回流线路，将其输送回燃 料箱。
但是，这种压力释放阀是昂贵的部件，并且希望显著地降低共轨系统的 成本。
EP0 896 144公开了 一种用于储存器类型的发动机的燃料喷射控制设备， 其中电子控制单元适配地在无效喷射控制时间内促动喷射器，以使它们将燃 料通过返回管路释放到燃料箱内，从而降低共用轨道中的燃料压力。
GP2 232 241公开了 一种用于车辆迪塞尔发动机的储存器燃料喷射系 统，其中电子控制单元适配地接通喷射器的电^兹阀，使得受压燃料从共用轨 道供应到喷射器的受控室，从而排泄到低压侧的燃料箱。
发明内容
本发明的目标是改善发动机性能而不增加成本，具体地说，在高压侧缺 乏任何压力释放阀的成本节约型共轨燃料喷射系统中，制定一种有效地控制 操作高压的战略。更具体地说，本发明的目标是制定一种节约成本的战略，
5用于控制燃料喷射系统中的高压，从而跟踪随着发动机操作点而定的可变压 力设定点，或者防止因压力升高到压力设定点可允许的范围之上，而导致系 统部件严重损坏，所述压力升高例如由于设置在该系统低压侧的压力调节装 置发生故障而引起。
根据本发明，上述目标分别由本发明的方法和系统来实现。 本发明特定的实施方式构成本发明其他方面的主题，这些内容应该认为 是本说明书的整体或者整体的一部分。
总的来说，本发明建立在使用喷射器作为压力限制阀的基础之上，当检 测到轨道压力异常时，通过施加控制战略，促动无效后喷射，即发生在以正 常喷射模式确定的有效主喷射和辅助喷射之后的喷射事件，从而构建一种高
压侧不设置压力释;^文阀的系统。
参照附图，本发明进一步的特征和优势将从以下说明中体现出来，所述 说明仅仅作为非限制性地示例给出，附图中
图1示出了根据本发明的内燃机燃料喷射系统的示意图； 图2是描绘本发明方法的揭:作的曲线；
图3a-3c是燃烧室内压力曲线随着发动机操作循环变化的曲线，在(a) 正常操作条件下，(b)本发明的搡作条件下，和(c)本发明变体的操作条 件下，以叠加信号表示受控喷射脉冲；和
图4a和4b是结合了图2和图3b和3c所示内容的概要曲线。
具体实施例方式
在附图的图1中，内燃机，诸如迪塞尔发动机，装备有共轨燃料喷射系 统，例如适配地配合在机动车中的发动机， 一般以附图标记10指代。
发动机IO特别是四冲程发动机，在实施例中具有构建在发动机组B内 的4个缸体。各电气控制的燃料喷射器，例如电磁线圈操作的喷射器11-14， 配合在缸体头部，并且每一个喷射器适配成向发动机各缸体Cl-C4的燃烧室 输送预定量的受压燃料。
通过本身已知的方式，发动机10包括共用储存器空间或燃料轨道12, 该燃料轨道借助高压供应线路14连接到高压泵16，高压泵装备有压力调节装置，诸如吸取测量单元18，用于以预定的目标高压向存储器空间供应燃料。 轨道压力传感器20配合到燃料轨道12，并适配成检测轨道内的燃料压力， 并发出相应的压力信号。
测量单元18适配成调节从与机动车燃料箱24关联的低压泵22馈送到 高压泵16的燃料流，例如将过多的燃料返回燃料箱，目的是根据压力测量 值调节储存器空间内的燃料压力，从而根据发动机操作点保持预定目标喷射 压力设定点。
燃料喷射器11-14通过较短的各高压线路LlHp-L4HP连接到共用燃料轨 道，用于输送计划喷射到各缸体的燃烧室内的受压燃料。燃料喷射器11-14 还通过回流低压线路26接回燃料箱24，用于在打开喷射器喷嘴前，将发生 在激励电磁线圈促动阀时从喷射室发生的动态渗漏排泄掉。
燃料喷射器11-14以及测量单元18被燃料喷射电子控制单元30适当驱 动，通过轨道压力传感器20接收有关储存器空间内目前燃料压力的信息， 并存储预定喷射图谱，该喷射图谱将燃料喷射量和压力与发动机操作模式 (发动机速度以及其他影响因素诸如燃料和吸入空气温度)以及驾驶者意愿 (加速踏板设定值)的关联起来。
图2是曲线图，描述了在设置于系统低压侧的压力调节装置发生故障， 并因此导致燃料轨道过压时，本发明方法的操作。
以pcR表示轨道压力值随着时间变化的曲线。
在正常操作条件下，借助与高压泵16关联的测量单元18保持轨道压力 非常接近设定点SP，该设定点在文中以恒定值描述，但是一般随着发动机 操作点而波动。
在tl时刻，轨道压力值例如因测量单元18发生故障，而超过过压检测 阈值TH。ver。
便于使用的是，优选当传感器20测量的燃料压力超过相对过压阈值
TH。ver并持续至少预定时间，才进行储存器空间12内的过压检测。
根据本发明的方法，然后低压馈送泵22停止向高压泵16供应燃料，并 且由电子控制单元30在正常喷射模式之外，促动无效后喷射，即不会对燃 烧过程起作用因此不对扭矩发生过程起作用的喷射操作，目的是掌控因故障 事件导致的峰值压力并确保喷射器系统部件安全。这些动作在图2中由信号 LPP、 INJn。m、 INJp。st表示，其中ON状态表示相应的部件/功能受到主动控制，而OFF状态表示该部件关断或功能断开。
具体地说，在各尾气冲程过程中，触发延迟喷射INJp。st，从而控制燃料 喷射时序，向发动机缸体的燃烧室喷射预定量的燃料，将来自储存器空间的 燃料排泄掉，而不让其参加燃烧过程。
图3a、 3b和4a、 4b示出了燃烧室内的压力p在发动机操作循环中的变 化，并且信号INJ表示受控的喷射脉冲。
在正常操作条件下(图3a),电子控制单元30布置成控制喷射模式，包
括主喷射脉冲INJmain以及根据使用发动机的场合而可能需要的预喷射脉沖
和辅助喷射脉冲(未示出)。
在过压操作条件下(图3b和图3c)，由电子控制单元30在缸体内的每 个尾气沖程中向正常喷射模式增加延迟喷射脉冲INJp。st。具体地说，在上死 点之后，在曲轴旋转角度介于100°和300。之间时，触发一连串连续的延迟喷 射，每次喷射持续时间约为400微秒并且取决于压力峰值。本领域技术人员 应该理解，所述时序和持续时间适用于四缸发动才几，才艮据缸体数目不同，可 能存在不同的时序和持续时间。
在连续操作的发动机循环中，由电子控制单元30保持触发延迟喷射， 正如图4a所描述，从而随时准备降低储存器空间内的燃料压力Pcr,直到由
传感器20在时刻t2检测到所述压力低于预定安全阈值THsafe为止，该安全 阈值设定地低于故障过压阈值TH。ver。
当储存器空间12内的燃料压力pcR达到所述预定安全阈值时，停止任何
喷射(因此，正常喷射模式和延迟排泄喷射两者)，并且向相应的控制单元
请求关断发动机(图2中的信号ENGshut)。
安全阈值TH^e优选选择为低于过压阈值TH,r的值，以便燃料经过喷 射器排泄终止时有可能发生的残余压力波动不会重新促使压力到达过压阈值。
参照图3c (和相应的图4b)，说明本发明实施方式的变体，该实施方式 适于改善燃料从储存器空间排泄。
根据所述变体方案，在正常喷射模式一一文中称为简单主喷射INJmain， 但是技术人员应该理解预喷射以及辅助喷射也落入该示例的范围内——和 一系列延迟喷射INJp。st之间，电子控制单元30布置成由一系列脉沖INJleak 促动喷射器并分别持续较短的激励时间，以便它们各自的分流阀偏移，以允许燃料在无效喷射时间内向系统低压线路泄漏，从而利用了喷射器液压机构
的行为优势。电子控制单元30适配地利用喷射室内的压力平衡效果控制激
励时间短于偏移喷射器喷嘴针阀所需的预定最短激励时间，因此避免燃烧室 内发生有效喷射。
因此在延迟喷射之前促动该另外的喷射器促动操作，甚至在燃烧沖程中 促动，以确保它们不会对扭矩发生做出贡献。优选，还可以在上死点之后的
曲轴旋转角度100°和300。之间触发所述一列脉沖INJleak，每次喷射的持续时 间约为180微秒，且取决于喷射压力以及喷射器类型。
虽然已经参照因设置于燃料喷射系统低压侧的压力调节装置发生故障 而导致燃料轨道过压的事件说明了本发明，但是本发明也适用于控制燃料喷 射系统的高压，目的是跟踪可变的压力设定点。
只要本发明的原理保持不变，则其实施方式和细节可以显著地不同于单 纯作为示例说明和描述的上述内容，而不会脱离由附带的权利要求书限定的 本发明的保护范围。
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权利要求
1.一种控制内燃机燃料喷射系统中的操作压力的方法，包括-将预定目标高压下的燃料供应到多个电气控制的燃料喷射器(I1-I4)共用的储存器空间(12)，每个燃料喷射器适配地将预定量的受压燃料喷射到发动机各缸体(C1-C4)的燃烧室；-测量所述储存器空间(12)内的燃料压力；和-根据所述测量的压力调节所述储存器空间(12)内的燃料压力，从而通过将过多燃料返回燃料箱(24)而保持取决于发动机操作点的预定目标喷射压力设定点，其特征在于，该方法包括在储存器空间(12)内检测到高于预定阈值(THover)的压力时，通过触发延迟喷射(INJpost)控制喷射时序，在各尾气冲程中，将预定量的燃料喷射到发动机缸体(C1-C4)的燃烧室，从而将燃料从储存器空间(12)排泄，不让其参加燃烧过程，由此降低储存器空间(12)内的压力。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定阈值是根据所述 发动机操作点确定的压力设定点(SP)。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定阈值是设置在压 力设定点许可范围之上的故障过压阈值(TH。ver )。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括在缸体(Cl-C4) 一个 尾气冲程中，触发一连串连续的延迟喷射(INJp。st)。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，在经过上死点之后的曲轴 旋转角度100°和300。之间触发所述一连串连续延迟喷射(INJp。st)。
6. 如权利要求4所述的方法，包括在含有所述延迟喷射(INJp。st)的 正常操作循环中保持有用喷射模式(INJmain)。
7. 如权利要求4所述的方法，包括在含有所述延迟喷射(INJp。st)的 操作循环中，停止从所述燃料箱(24)向所述储存器空间(12)供应燃料。
8. 如权利要求3至7任一项所述的方法，其特征在于，在连续的发动 机操作循环中保持延迟喷射(INJp。st)的触发操作，直到检测到储存器空间(12)内的燃料压力低于比所述故障过压阔值(THover)还要低的预定安全 阈值(THsafe)。
9. 如权利要求8所述的方法，包括在所述储存器空间(12)内的燃 料压力到达所述预定安全阈值(THsafe)时，停止喷射(INJmain、 INJp。st)并 请求关断发动机。
10. 如权利要求3至9任一项所述的方法，包括当所述测量燃料压力 超过所述故障过压阈值(TH。ver)并持续至少预定时间时，才检测所述储存 器空间(12)内的过压情况。
11. 如前述权利要求任一项所述的方法，包括促动所述喷射器(11-14) 并持续较短的激励时间(INJleak),以使喷射器控制阀偏移，以使燃料在无效 喷射时间期间向系统低压线路(26)泄漏，所迷激励时间(INJleak)短于偏 移喷射器喷嘴针阀所需的预定最短激励时间，由此避免燃烧室内的有效喷 射。
12. —种用于控制内燃机燃料喷射系统中的操作压力的系统，包括-多个喷射器(11-14),每个喷射器适配地将预定量的受压燃料输送到 发动机各缸体(Cl-C4)的燃烧室内；-高压储存器空间(12)，由所述多个喷射器(11-14)共用，并布置成 将燃料保持高压；-传感器装置(20)，用于测量所述储存器空间(12)内的燃料压力； -调节装置(18)，用于根据所述测量的压力调节所述储存器空间(12)内的燃料压力，从而通过将过多的燃料返回到燃料箱(24)而保持取决于发动机操作点的预定目标喷射压力设定点；和-电子控制装置(30),布置成通过操作喷射器控制阀来控制燃料喷射时序以及喷射量，其特征在于，所述电子控制装置布置成，在储存器空间(12)内检测到 高于预定阈值(TH。ver)的压力时，通过触发延迟喷射(INJp。st)来控制喷射 时序，在各尾气冲程中，将预定量的燃料喷射到发动机缸体(Cl-C4)的燃 烧室，从而将燃料从储存器空间(12)排泄，不让其参加燃烧过程，由此降 低储存器空间(12)内的压力，所述电子控制装置(30)布置成实施权利要求1至IO任一项所述的方法。
全文摘要
一种用于控制内燃机燃料喷射系统中的操作压力的方法和系统，所述系统包括多个喷射器(I1-I4)；高压储存器空间(12)；传感器装置(20)；调节装置(18)；和电子控制装置(30)，所述电子控制装置布置成，在储存器空间(12)内检测到高于预定阈值(TH<sub>over</sub>)的压力时，通过触发延迟喷射(INJ<sub>post</sub>)来控制喷射时序，在各尾气冲程中，将预定量的燃料喷射到发动机缸体(C1-C4)的燃烧室，从而将燃料从储存器空间(12)排泄，不让其参加燃烧过程，由此降低储存器空间(12)内的压力。
文档编号F02M47/02GK101586505SQ20091013899
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月21日 优先权日2008年5月21日
发明者保罗·赞博尼, 罗伯托·弗纳萨, 莫拉·丁蒂诺 申请人:Gm全球科技运作股份有限公司