专利名称：燃料喷射状态感测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料喷射状态感测设备，所述燃料喷射状态感测设备通过使用燃料压力传感器来感测随着来自内燃机(internal combustion engine)的喷射器的燃料喷射而发生的燃料压力的改变，并且基于所感测的压力波形来估计燃料喷射状态。
背景技术：
为了精确地控制内燃机的输出转矩和排放状态，精确地控制诸如喷射量和喷射开始时刻等从喷射器喷射的燃料的喷射状态是很重要的。因此，例如，专利文件1和专利文件 2 (JP-A-2010-3004, JP-A-2009-57924)中的每一个均描述了一种用于通过使用燃料压力传感器来感测随着喷射而在燃料供应路径中发生的燃料压力的改变的技术，其中，所述燃料供应路径从共轨(分配容器)的排放孔延伸至喷射器的喷射孔。使用燃料压力传感器感测的压力波形与指示喷射速率的改变的喷射速率波形高度相关。因此，这些技术的目的是通过基于所感测的压力波形估计喷射速率波形，来感测诸如喷射开始时刻和喷射量等的喷射状态。如果可以通过这种方式来感测实际的喷射状态，则可以基于感测值来精确地控制喷射状态。
发明内容
本发明的发明人研究了如下一种用于估计喷射速率波形的具体方法。首先，获取使用燃料压力传感器感测的压力波形。然后，检测在所获取的压力波形中出现的各个改变点(例如，图2(c)中的P1、P2、P3、P5等等)。更具体地说，求压力波形中的每个时刻处的压力值的微分，并且基于微分值是否“等于或大于”预定值来检测每一个改变点。然后，用直线来近似压力随着阀打开操作的开始而减小的一部分(从Pl到P2)的波形以及压力随着阀关闭操作的开始而增加的一部分(从P3到P5)的波形，以及计算近似的直线的倾斜度 P α、P β。此外，计算从改变点Pl到改变点Ρ2的压力减小量Ρ1-Ρ2。然后，将压力波形的改变点Pl出现的时刻、压力减小量Ρ1-Ρ2以及倾斜度P α和 P β转换为用于产生喷射速率波形所必需的喷射开始时刻t (Rl)、最大喷射速率1 以及倾斜度Ra、Ri3。因此，可以产生喷射速率波形，并且可以估计实际的喷射状态。如果从共轨到喷射器的燃料的分配供应压力不同，则压力波形与喷射速率波形之间的相关性不同。因此，注意到这一点，发明人研究了根据从喷射开始时刻起的分配供应压力来可变地设置用于将压力波形转换为喷射速率波形的转换值。通过该方案，可以提高喷射速率波形的估计精确度。然而，发明人发现在以下方面仍然存在提高的空间。S卩，分配供应压力通常还在燃料喷射期间发生改变。例如，在用于将燃料箱中的燃料泵送到共轨的燃料泵是如同在活塞泵中一样间断地泵送燃料的泵的情况下，如果在燃料喷射期间执行该泵送，则在该燃料喷射期间分配供应压力增加。即使在燃料喷射期间未执行该泵送的情况下，如果喷射燃料，则在该燃料喷射以后，分配供应压力立即减小从共轨向喷射器分配和供应的量。因此，如果在与单次喷射对应的压力波形中将用于转换为喷射速率波形的转换值设置为固定的且一致的，则当如上所述在燃料喷射期间分配供应压力改变时，从压力波形到喷射速率波形的转换的精确度会变差。本发明的目的是提供一种燃料喷射状态感测设备，该燃料喷射状态感测设备的目的是提高从使用燃料压力传感器感测到的喷射时间压力波形到喷射速率波形的转换的精确度。根据本发明的第一示例性方面，燃料喷射状态感测设备被应用于燃料喷射系统， 所述燃料喷射系统具有多个喷射器，所述多个喷射器被分别提供给多缸内燃机的气缸； 分配容器，所述分配容器用于积蓄由燃料泵供应的燃料并且用于向所述喷射器分配和供应所述燃料；以及燃料压力传感器，所述燃料压力传感器被分别提供给所述喷射器，以用于感测随着所述喷射孔的燃料喷射而在燃料路径中发生的燃料压力的改变，其中所述燃料路径从所述分配容器的排放孔延伸至所述喷射器的喷射孔。燃料喷射状态感测设备具有喷射时间波形获取部件，所述喷射时间波形获取部件用于获取由所述燃料压力传感器之中的与当前执行所述燃料喷射的所述喷射器对应的所述燃料压力传感器来感测的喷射时间压力波形；以及转换部件，所述转换部件用于将所述喷射时间压力波形转换为指示燃料喷射速率的改变的喷射速率波形。转换部件基于所述分配容器内的分配供应压力来设置用于将所述喷射时间压力波形转换为所述喷射速率波形的转换函数。转换部件根据在所述燃料喷射期间发生的所述分配供应压力的改变来在与单次喷射对应的所述喷射时间压力波形内改变所述转换函数。基于上面提到的如果分配供应压力不同则压力波形与喷射速率波形之间的相关性不同以及所述分配供应压力还在所述燃料喷射期间改变的发现来实现本发明的上述方面。根据本发明的上述方面，根据在所述燃料喷射期间发生的所述分配供应压力的所述改变，来在与所述单次喷射对应的所述喷射时间压力波形内改变所述转换函数。因此，当所述喷射时间压力波形转换为喷射速率波形时，可以提高转换的精确度。根据本发明的第二示例性方面，燃料喷射状态感测设备还具有用于获取下降波形的下降波形获取部件，所述下降波形是喷射时间压力波形中压力随着喷射器的阀打开操作的开始而减小的部分的波形(参照图2(C)中的从Pl到P2部分的波形)。燃料喷射状态感测设备还具有用于获取上升波形的上升波形获取部件，所述上升波形是喷射时间压力波形中压力随着喷射器的阀关闭操作的开始而增加的部分的波形(参照图2(c)中的从P3到 P5部分的波形)。转换部件基于下降波形出现的时间段中的分配供应压力来设置针对下降波形的转换函数。转换部件基于上升波形出现的时间段中的分配供应压力来设置针对上升波形的转换函数。在喷射时间压力波形与喷射速率波形之间的相关性方面，具体地说，下降波形的所述部分与上升波形的所述部分的相关性较大地受到分配供应压力的改变的影响。因此， 根据本发明的考虑到这一点的上述方面，基于下降波形出现的时间段中的分配供应压力来设置针对下降波形的转换函数。基于上升波形出现的时间段中的分配供应压力来设置针对上升波形的转换函数。通过这种方式，分别设置适合于下降波形和上升波形的相应波形的转换函数。因此，可以促进从喷射时间压力波形到喷射速率波形的转换的精确度的提高。根据本发明的第三示例性方面，针对下降波形的转换函数包括用于对下降波形的倾斜度进行转换的系数(参照图5(a)中的Κα)。针对上升波形的转换函数包括用于对上升波形的倾斜度进行转换的系数(参照图5(b)中的Κβ )。根据本发明的第四示例性方面，针对下降波形的转换函数包括喷射时间压力波形中的压力减小的开始相对于喷射速率波形中的喷射速率增加的开始的延迟(参照图5(c) 中的Cl)。针对上升波形的转换函数包括喷射时间压力波形中的压力增加的开始相对于喷射速率波形中的喷射速率减小的开始的延迟(参照图5(d)中的C3)。更具体地说，当将下降波形的所述部分和上升波形的所述部分转换为喷射速率波形时，需要将下降波形的倾斜度和上升波形的倾斜度(参照图2(c)中的Ρα、Ρβ)转换为喷射速率波形的倾斜度(参照图2(b)中的Ra、Ri3)，并且需要将压力减小开始时刻或压力增加开始时刻(参照图2 (c)中的P1、P3)转换为喷射速率增加开始时刻或喷射速率减小开始时刻(参照图2(b)中的R1、R3)。各个转换参数Ka、Ki3、Cl、C3在很大程度上受分配供应压力的改变的影响。根据本发明的考虑到这一点的上述第三示例性方面，基于下降波形出现的时间段中的分配供应压力来设置用于对下降波形的倾斜度进行转换的系数Ka。基于上升波形出现的时间段中的分配供应压力来设置用于对上升波形的倾斜度进行转换的系数Κβ。因此， 可以在与分配供应压力的改变对应的最佳值处设置用于对下降波形和上升波形进行转换的相应系数Ka、Κβ。因此，可以促进从喷射时间压力波形到喷射速率波形的转换的精确度的提高。根据本发明的第四示例性方面，基于下降波形出现的时间段中的分配供应压力来设置用于将下降波形的压力减小开始时刻转换为喷射速率增加开始时刻的延迟Cl。基于上升波形出现的时间段中的分配供应压力来设置用于将上升波形的压力增加开始时刻转换为喷射速率减小开始时刻的延迟C3。通过这种方式，可以在与分配供应压力的改变对应的最佳值处设置用于对下降波形和上升波形进行转换的相应延迟Cl、C3。因此，可以促进从喷射时间压力波形到喷射速率波形的转换的精确度的提高。根据本发明的第五示例性方面，燃料喷射状态感测设备还具有非喷射时间波形获取部件，所述非喷射时间波形获取部件用于获取由所述燃料压力传感器之中的与当前未喷射燃料的喷射器对应的燃料压力传感器感测到的非喷射时间压力波形。转换部件通过将非喷射时间压力波形视为分配供应压力的改变来改变转换函数。可以认为，非喷射时间压力波形表示分配供应压力的改变。因此，根据本发明的基于非喷射时间压力波形来改变转换函数的上述方面，可以不必向分配容器提供专用于感测分配供应压力的燃料压力传感器。根据本发明的第六示例性方面，转换部件通过从喷射时间压力波形中减去指示分配供应压力的改变的波形来校正喷射时间压力波形，并且将经校正的喷射时间压力波形转换为喷射速率波形。除了由于喷射引起的压力改变以外，使用燃料压力传感器感测到的喷射时间压力波形还包括由于分配供应压力的改变引起的压力改变。根据本发明的考虑到这一点的上述方面，通过从喷射时间压力波形中减去指示分配供应压力的改变的波形来执行校正。因此， 可以从喷射时间压力波形中移除由于分配供应压力的改变而引起的影响。因此，可以提高喷射时间压力波形与喷射速率波形之间的相关性。由于通过使用具有提高的相关性的经校正的喷射时间压力波形来执行到喷射速率波形的转换，因此能够以高的精确度来获取喷射速率波形。
通过研究形成本申请的一部分的下列具体实施方式
、所附权利要求和附图，将能够理解实施例的特征和优点以及操作方法和相关部分的功能。在这些附图中图1是示出了根据本发明的实施例的具有燃料喷射状态感测设备的燃料喷射系统的示意图；图2(a)是示出了根据该实施例的喷射命令信号的时间图；图2(b)是示出了根据该实施例的喷射速率波形的时间图；图2(c)是示出了根据该实施例的压力波形的时间图；图3是示出了根据该实施例的经校正的喷射时间压力波形的视图；图4是示出了根据该实施例的用于将喷射时间压力波形转换为喷射速率波形的处理过程的流程图；图5是根据该实施例在转换处理中使用的映射；以及图6是示出了根据该实施例在燃料喷射期间执行泵送的情况下的喷射时间压力波形和喷射速率波形的时间图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图来描述根据本发明的实施例的燃料喷射状态感测设备。根据本实施例的燃料喷射状态感测设备被安装在车辆的引擎(内燃机)中。在本实施例中， 假设该引擎是将高压燃料喷射到多个气缸#1_#4中以引起压缩自燃的柴油机。图1是示出了安装至引擎的相应气缸的喷射器10、安装至相应喷射器10的燃料压力传感器20和作为电子控制单元安装至车辆的ECU 30(控制器)等的示意图。首先，将解释包括喷射器10的引擎的燃料喷射系统。通过高压泵41来将燃料箱 40中的燃料泵送(pumped)到共轨42 (蓄压容器)并且对这些燃料进行积蓄。将积蓄的燃料分配并供应给相应气缸的喷射器10 (#1-#4)。多个喷射器10(#1-#4)以预置的顺序来执行燃料的喷射。将活塞泵用作高压泵41。因此，以与活塞的往复移动同步的方式来间断地泵送燃料。喷射器10具有如下解释的主体11、针状物12(阀构件)、致动器13等等。主体11 在其内部限定了高压通道11a，以及限定了用于喷射燃料的喷射孔lib。在主体11的内部提供了针状物12，并且该针状物打开和关闭喷射孔lib。背压室Ilc形成于主体11中，以用于将背压施加于针状物12。将高压通道Ila和低压通道Ild与背压室Ilc相连。通过控制阀14来切换高压通道Ila或低压通道Ild与背压室Ilc之间的通信状态。如果通过使诸如电磁线圈或压力元件等的致动器13通电来按压控制阀14并且使控制阀14在图1中向下移动，则背压室Ilc与低压通道Ild通信，并且背压室Ilc中的燃料压力减小。因此，施加到针状物12的背压减小，针状物12执行阀打开操作。如果通过使致动器13断电来使控制阀14在图1中向上移动，则背压室Ilc与高压通道Ila通信，并且背压室Ilc中的燃料压力增加。结果，施加到针状物12的背压增加， 针状物12执行阀关闭操作。
因此，通过使用E⑶30控制对致动器13的通电，来控制针状物12的打开和关闭操作。因此，根据针状物12的打开操作和关闭操作，从喷射孔lib喷射出从共轨42向高压通道Ila供应的高压燃料。例如，ECU 30基于引擎输出轴的旋转速度、引擎载荷等来计算诸如喷射开始时刻、喷射结束时刻和喷射量之类的目标喷射状态。ECU 30向致动器13输出喷射命令信号，以达到所计算的目标喷射状态，从而控制喷射器10的操作。ECU 30根据通过加速计操作量计算出的引擎旋转速度和引擎载荷等来计算目标喷射状态。例如，预先将与引擎载荷和引擎旋转速度对应的最佳喷射状态(喷射级数、喷射开始时刻、喷射结束时刻、喷射量等)存储为喷射状态映射。然后，ECU 30基于当前的引擎载荷和当前的引擎旋转速度参照喷射状态映射来计算目标喷射状态。基于所计算的目标喷射状态来设置喷射命令信号tl、t2、Tq。例如，预先将与目标喷射状态对应的喷射命令信号存储为命令映射。基于所计算的目标喷射状态参照命令映射来设置喷射命令信号。因此， 设置与引擎载荷和引擎旋转速度对应的喷射命令信号并将该喷射命令信号从ECU 30输出到喷射器10。由于诸如喷射孔lib的磨损等喷射器10的老化退化，针对喷射命令信号的实际喷射状态改变。因此，在本实施例中，如后面更详细地解释的，通过基于使用燃料压力传感器 20感测的压力波形计算燃料的喷射速率波形，来感测喷射状态。获得所感测的喷射状态与喷射命令信号(脉冲起动时刻tl、脉冲停止时刻t2和脉冲起动时间段Tq)之间的相关性。 基于该获得结果，来校正在命令映射中存储的喷射命令信号。因此，可以以较高的精确度来控制燃料喷射状态，以使实际的喷射状态与目标喷射状态一致。接下来，将解释燃料压力传感器20的硬件结构。如下所解释的，燃料压力传感器 20具有阀杆21 (应变元件)、压力传感器元件22、铸件IC 23等等。阀杆21固定至主体11。 在阀杆21中形成的隔膜部件21a接收流经高压通道Ila的高压燃料的压力并且弹性地变形。压力传感器元件22固定至隔膜部件21a。压力传感器元件22根据在隔膜部件21a中引起的弹性变形量来输出压力感测信号。通过铸造树脂以覆盖诸如用于将从压力传感器元件22输出的压力感测信号进行放大的放大器电路等的电子元件来形成铸件IC 23。铸件IC 23与阀杆21 —起安装至喷射器10。将连接器15提供到主体11之上。通过连接到连接器15的装备16来分别将铸件 IC 23和致动器13与E⑶30进行电连接。高压通道Ila中的燃料的压力(燃料压力)随着喷射孔lib的燃料喷射的开始而减小。燃料压力随着燃料喷射的结束而增加。也即是说，在燃料压力的改变与喷射速率 (即，每个单位时间所喷射的喷射量)的改变之间存在相关性。可以认为，可以从燃料压力改变来感测喷射速率的改变(即，实际的喷射状态)。对上面提到的喷射命令信号进行校正，以使所感测的实际喷射状态与目标喷射状态一致。因此，可以精确地控制喷射状态。接下来，将参照图2来解释指示使用安装至当前执行燃料喷射的喷射器10的燃料压力传感器20来感测的燃料压力改变的喷射时间压力波形与指示同一喷射器10的燃料喷射速率的改变的喷射速率波形之间的相关性。图2(a)示出了从ECU 30向喷射器10的致动器13输出的喷射命令信号。由于命令信号的脉冲起动，致动器13通电以进行操作，从而喷射孔lib打开。也即是说，喷射命令信号的脉冲起动时刻tl命令喷射开始，而喷射命令信号的脉冲停止时刻t2命令喷射结束。因此，通过使用命令信号的脉冲起动时间段(喷射命令时间段Tq)控制喷射孔lib的阀打开时刻，来控制喷射量Q。图2(b)示出了随着上面提到的喷射命令而发生的喷射孔lib的燃料喷射的燃料喷射速率的改变(即，喷射速率波形)。图2(c)示出了随着喷射速率的改变而发生的并且使用安装至当前执行燃料喷射的喷射器10的燃料压力传感器20感测到的所感测压力的改变(即，喷射时间压力波形)。在喷射时间压力波形与喷射速率波形之间存在下面解释的相关性。因此，可以根据所感测的喷射时间压力波形来估计(感测)喷射速率波形。S卩，如图2 (a)所示，在作出喷射开始命令的时刻tl之后，喷射速率在时刻Rl处开始增加，从而开始喷射。当喷射速率在时刻Rl处开始增加以后经过延迟Cl时，所感测的压力在改变点Pl处开始减小。然后，当喷射速率在时刻R2处达到最大喷射速率时，所感测的压力的减小在改变点P2处停止。然后，当喷射速率R在时刻R3处开始减小时，所感测的压力在改变点P3处开始增加。然后，当喷射速率变为0并且实际的喷射在时刻R4处结束时， 所感测的压力的增加在改变点P5处停止。由于在达到最大喷射速率之后立即从共轨42向高压通道Ila供应燃料以补充由于燃料喷射而减少的高压通道Ila中的燃料，因此出现了由链式线A包围的区域中所示的喷射时间压力波形中的脉动(pulsation)。由链式线B包围的区域中所示的喷射时间压力波形中的脉动是由于下面解释的现象引起的。S卩，座面1 形成于喷射器10的针状物12上。如果座面1 位于主体11上，则高压通道Ila被阻塞并且喷射孔lib被关闭。如果座面12a与主体11分离，则高压通道 Ila被打开并且喷射孔lib被打开。在针状物12已经执行阀打开操作并且移动为完全上升(full-lift)位置的状态下，高压通道Ila的流道面积在喷射孔lib的部分处被最小化。 因此，致使喷射燃料的流速受到喷射孔lib的限制的喷射孔限制状态发生。喷射孔限制状态持续到在阀关闭操作开始以后针状物12的冲程量(stroke amount)(上升量)达到预定量为止。如果针状物12的冲程量变为小于预定量，则高压通道Ila的流道面积在座面1 的部分处被最小化。因此，致使流速受到座面12a的限制的座限制状态发生。也即是说，如果针状物12开始从完全上升位置向阀关闭位置移动，则进行从喷射孔限制状态到座限制状态的转变。在转变时刻R3(参照图2(b))处，实际的喷射速率开始减小。在针状物12到达阀关闭位置(即，座面1 位于主体11上)的时刻R4处喷射速率变为0。鉴于这一点，最初已经假设压力波形在进行从喷射孔限制状态到座限制状态的转变的时刻处开始增加。然而，据显示，紧接在转变到座限制状态之前，在压力波形中出现脉动B( S卩，少量的压力增加)，这是由本发明发明人实际检验并获取的。发明人如下考虑该脉动B出现的机制。S卩，如果针状物12从完全上升位置向阀关闭位置移动，则作为高压通道Ila的一部分的包含针状物12的针状物容纳室Ilf (参照图1)的体积减小。因此，高压通道Ila内的燃料压力略微增加与该体积减小对应的量。该增加在压力波形中呈现为脉动B。也即是说，如果针状物12开始向阀关闭位置移动，尽管是喷射孔限制状态，则在时刻P3a处，由于针状物容纳室Ilf的体积减小，因此作为少量压力增加的脉冲B出现。此后，由于转变到座限制状态，因此压力增加在时刻P3处开始。如上所解释的，在喷射时间压力波形与喷射速率波形之间存在高度的相关性。喷射速率波形表示了喷射开始时刻(Rl出现时刻)、喷射结束时刻(R4出现时刻)和喷射量 (图2(b)中的有点区域)。因此，可以通过将喷射时间压力波形转换为喷射速率波形来感测喷射状态。从共轨42向喷射器10分配和供应的燃料的压力(分配供应压力PC)时刻改变。 例如，图3(a)中的实线示出了喷射时间压力波形W，而图3(a)中的虚线示出了与喷射时间压力波形W同时感测的分配供应压力PC的改变。分配供应压力PC的改变是使用与未喷射燃料的喷射器10对应的燃料压力传感器20来感测的。因此，当从气缸#1的喷射器10 (#1) 喷射燃料而未从气缸#2的喷射器10 (把)喷射燃料时，通过气缸#1的燃料压力传感器20 感测到的压力与喷射时间压力波形W相对应，而通过气缸#2 (后缸)的燃料压力传感器20 感测到的压力与示出了分配供应压力PC的改变的非喷射时间压力波形相对应。举例说明，图3(a)中所示的非喷射时间压力波形是在喷射开始以后逐渐减小的波形。这是因为分配供应压力PC减小了从共轨42分配并供应给喷射气缸的喷射器10的量。如果在燃料喷射期间使用高压泵41来执行泵送，则即使在燃料喷射期间分配供应压力 PC也增加(参照图6 (c))。也即是说，喷射时间压力波形W受到分配供应压力PC的改变(非喷射时间压力波形)的影响。因此，通过从喷射时间压力波形W中减去非喷射时间压力波形，可以从喷射时间压力波形W中移除分配供应压力PC的改变的影响。图3(b)中的实线示出了经过这种减法校正的喷射时间压力波形W-PC。举例说明，图2(c)中所示的喷射时间压力波形W是在假设分配供应压力PC不改变并且减法之后的波形W-PC是与喷射时间压力波形W相同的波形的情况下的波形。接下来，将解释用于将图2(c)或图3(b)中所示的经校正的喷射时间压力波形 W-PC转换为图2(b)中所示的喷射速率波形的过程。图4是示出了由ECU 30的微计算机来执行上面提到的转换的处理过程的流程图。 在通过点火开关的启动操作来触发并开始该处理以后，在预定的循环内重复地执行该处理。首先，在图4中所示的SlO (S是指“步骤”)(喷射时间波形获取部件)中，获取上面提到的使用与执行燃料喷射的气缸#1的喷射器10对应的燃料压力传感器20感测的喷射时间压力波形W(参见图3(a)中的实线)。在下面的S20(非喷射时间波形获取部件)中， 获取上面提到的使用与未执行燃油喷射的气缸#2的喷射器10对应的燃料压力传感器20 感测的非喷射时间压力波形PC(参见图3(a)中的虚线)。在下面的S30中，通过从在SlO 中获取的喷射时间压力波形W中减去在S20中获取的非喷射时间压力波形PC，来校正喷射时间压力波形W(参见图3(b)中的实线)。从而，从喷射时间压力波形W中移除包含在喷射时间压力波形W中的非喷射气缸(后缸)的波形分量(供应压力PC的改变)。在下面的S40(下降波形获取部件、上升波形获取部件)中，获取下降波形和上升波形。下降波形是经校正的喷射时间压力波形W-PC中压力随着喷射器10的阀打开操作的开始而减小的部分(Pl' -P2')的波形。上升波形是经校正的喷射时间压力波形W-PC 中压力随着喷射器10的阀关闭操作的开始而增加的部分(P3' -P5')的波形。更具体地说，根据经校正的喷射时间压力波形W-PC来计算下降波形的倾斜度P α ‘和下降开始时刻 t(Pl')以及上升波形的倾斜度Ρβ ‘和上升开始时刻t(P3')。喷射时间压力波形W-PC的下降波形和上升波形与图2(b)中所示的喷射速率波形中喷射速率随着喷射开始而增加的部分(即，从Rl到R2的部分)以及喷射速率波形中喷射速率随着喷射结束而减小的部分(即，从R3到R4的部分)高度相关。因此，通过预先检验和存储来获取上面提到的相关性。通过使用存储的相关性，将喷射时间压力波形W-PC的下降波形和上升波形转换为喷射速率波形的与部分R1-R2和部分R3-R4对应的部分的直线。 在那段时间中，上面提到的相关性随着分配供应压力PC而改变。因此，通过使用与分配供应压力PC的改变(即，非喷射气缸的波形分量)对应的相关性来执行转换。更具体地说，在喷射时间压力波形W-PC的倾斜度Pa ‘、Ρβ'与喷射速率波形的喷射速率增加倾斜度Ra和喷射速率减小倾斜度R0 (参见图2(b))之间存在高度的相关性。因此，在下面的S50(转换部件)中，通过将Pa ‘和Ρβ'分别乘以转换系数Ka和 K β来计算R α和R β (参照下面的表达式1和2)。Ra = -Ka XPa ‘…(表达式 1)R^ = -Κβ ΧΡβ ‘…(表达式 2)表达式1和表达式2中的每一个表达式与通过使用Pa '或Ρβ ‘作为变量来表示Ra或Ri3的转换函数相对应。图5(a)和图5(b)示出了通过预先检验获取的指示转换系数K α和Κβ与分配供应压力PC之间的关系的映射Ml、M2。如在映射Ml、M2中所示的，根据分配供应压力PC来将转换系数Κα、Κβ设置为不同的值。更具体地说，当分配供应压力PC增加时，增加转换系数Κα、Κβ的值以增加转换增益。因此，即使Pa'和Ρβ'的值是相同的，但是当分配供应压力PC在那段时间增加时，喷射速率波形的倾斜度Ra、Ri3也转换为更大。也即是说，分配供应压力PC被用作用于在映射M1、M2中选择转换系数K α、Κβ的参数。用作转换系数Ka的参数的分配供应压力PC可以是在与喷射时间压力波形中的时刻t(Pl')相同的时刻处感测的非喷射时间压力波形中的压力(分配供应压力PC)。可替换地，分配供应压力PC可以是在与时刻t(P2')相同的时刻处感测的压力。可替换地，分配供应压力PC可以是从时刻t (Pl')到时刻t(P2')的平均压力。可替换地，在与时刻 tl之后经过预定时间的时刻相同的时刻处感测的分配供应压力PC可以用作参数，其中，在时刻tl时输出喷射开始命令信号。用作转换系数Κβ的参数的分配供应压力PC可以是在与喷射时间压力波形中的时刻t(P3')相同的时刻处感测的非喷射时间压力波形中的压力(分配供应压力PC)。可替换地，分配供应压力PC可以是在与时刻t(P4')相同的时刻处感测的压力。可替换地， 分配供应压力PC可以是从时刻t(P3')到时刻t(P4')的平均压力。可替换地，在与时刻t2之后经过预定时间的时刻相同的时刻处感测的分配供应压力PC可以用作参数，其中， 在时刻t2时输出喷射结束命令信号。下降时间压力波形W-PC的下降开始时刻t (Pl')和上升开始时刻t(P3')与喷射速率波形的喷射速率增加开始时刻t (Rl)和喷射速率下降开始时刻t(R!3)(参见图2(b)) 高度相关。因此，在下面的S60(转换部件)中，通过从时刻t (Pl' )、t(P3')中减去延迟 Cl、C3来计算时刻t (Rl)、t (R3)(参见下面的表达式3和表达式4)。
t(Rl)=t(Pl' )_C1 …(表达式 3)t(R3) = t(P3' )_C3 …(表达式 4)表达式3和表达式4中的每一个表达式与通过使用t (Pl')或t(P3')作为变量来表示t (Rl)或t(R3)的转换函数相对应。图5(c)和图5(d)示出了通过预先检验获取的指示延迟C1、C3与分配供应压力PC 之间的关系的映射M3和M4。如在映射M3和M4中所示的，根据分配供应压力PC来将延迟 Cl、C3设置为不同的值。更具体地说，当分配供应压力PC减小时，将延迟Cl、C3的值设置为更大。因此，即使t(Pl')和t(P3')的出现时刻是相同的，也执行转换，以使得当分配供应压力PC在那段时间减小时喷射速率波形的增加开始时刻t (Rl)和减小开始时刻t (R3) 延迟更多。也即是说，分配供应压力PC被用作用于在映射M3、M4中选择延迟Cl、C3的参数。 用作延迟Cl的参数的分配供应压力PC可以是在与喷射时间压力波形W中的时刻t(Pl') 相同的时刻处感测的非喷射时间压力波形中的压力(分配供应压力PC)。可替换地，分配供应压力PC可以是在与时刻t(P2')相同的时刻处感测的压力。可替换地，分配供应压力 PC可以是从时刻t(Pl')到时刻t(P2')的平均压力。可替换地，在与时刻tl之后经过预定时间的时刻相同的时刻处感测的分配供应压力PC可以用作参数，其中，在时刻tl时输出喷射开始命令信号。用作延迟C3的参数的分配供应压力PC可以是在与喷射时间压力波形中的时刻 t(P3')相同的时刻处感测的非喷射时间压力波形中的压力(分配供应压力PC)。可替换地，分配供应压力PC可以是在与时刻t(P4')相同的时刻处感测的压力。可替换地，分配供应压力PC可以是从时刻t(P3')到时刻t(P4')的平均压力。可替换地，在与时刻t2 之后经过预定时间的时刻相同的时刻处感测的分配供应压力PC可以用作参数，其中，在时刻t2时输出喷射结束命令信号。在下面的S70中，基于分配供应压力PC来计算具有梯形形状的喷射速率波形的梯形高度他(参照图2(b))。梯形高度Mi与最大喷射速率相对应。当以最大喷射速率喷射燃料时，出现上面提到的喷射孔限制状态。在该状态下的喷射速率是由分配供应压力PC决定的。也即是说，分配供应压力PC与喷射孔限制状态下的喷射速率高度相关。因此，如上面提到的，可以基于分配供应压力PC以较高的精确度来计算最大喷射速率他。用于计算Mi的分配供应压力PC是非喷射时间压力波形的预定时间段中的平均压力PCave。例如，从Pl到P3的时间段或者从Rl到R4的时间段可以用作上面提到的预定时间段。如图5(e)所示，基于表达式Ah = KhXPCave来计算最大喷射速率他。表达式中的 Kh是预定的系数。如果指定了上面提到的各个值Ra、Ri3、t (Rl)、t (R3)、他，则可以指定梯形形状的喷射速率波形。因此，在下面的S80中，基于通过S50中的转换获取的Ra和RiK通过S60 中的转换获取的t(Rl)和t(R!3)以及在S70中计算出的最大喷射速率1 ，来计算喷射速率波形。当喷射命令时间段Tq较短并且喷射量较小时，喷射速率波形的形状变为三角形。 在该情况下，即使在没有计算Mi的值的情况下，如果指定了 Ra、Ri3 >t (Rl)和t (R3)，也可以指定三角形喷射速率波形。
如果在燃料喷射期间进行泵送，则在活塞排放时间段期间非喷射时间压力波形上升，如图6(c)所示。然后，由于非喷射时间压力波形的上升，则如图6(a)和图6(b)中的虚线所示，喷射时间压力波形W-PC和喷射速率波形增加。当在燃料喷射期间未执行泵送时， 则如图3(a)中的虚线所示，非喷射时间压力波形(即，分配供应压力PC)逐渐减小。以这种方式，分配供应压力PC在燃料喷射期间经常改变。如果分配供应压力PC不同，则喷射时间压力波形W与喷射速率波形之间的相关性不同。例如，在分配供应压力是IOOMPa的情况下的喷射时间压力波形W的倾斜度P β ‘(如图6(b)中的实线所示)与分配供应压力是120MPa的情况下的倾斜度Ρβ ‘是相同的。然而，由于上面提到的相关性不同，因此喷射速率波形的倾斜度Ri3不同。更具体地说，即使倾斜度Ρβ ‘是相同的，但是当分配供应压力PC在那段时间增加时，喷射速率波形的下降的倾斜度P β增大，并且喷射速率更剧烈地下降。根据考虑到这一点的本实施例，可以根据在那段时间的分配供应压力PC来将用于将喷射时间压力波形W-PC的下降部分(即，从Pl'到Ρ2'的下降波形)转换为喷射速率波形的转换系数Ka和延迟Cl以及用于将喷射时间压力波形W-PC的上升部分(即，从 Ρ3'到Ρ5'的上升波形)转换为喷射速率波形的转换系数Κβ和延迟C3设置为不同的值。 因此，当将喷射时间压力波形W-PC转换为喷射速率波形时，可以提高转换精确度。使用非喷射气缸的燃料压力传感器20在与喷射时间压力波形相同时刻处感测的波形(非喷射时间压力波形)指示分配供应压力PC的改变。因此，注意到这一点，根据本实施例，基于非喷射时间压力波形来计算转换系数Κα、Κβ和延迟C1、C3。因此，不必向共轨42提供专用于感测分配供应压力的燃料压力传感器。此外，根据本实施例，从喷射时间压力波形W中减去指示分配供应压力PC的改变的波形，以校正喷射时间压力波形W。因此，从喷射时间压力波形W中移除了分配供应压力 PC的改变的影响。因此，可以提高喷射时间压力波形W-PC与喷射速率波形之间的相关性。 通过使用具有提高的相关性的经校正的喷射时间压力波形W-PC来执行到喷射速率波形的转换。因此，可以以较高的精确度来获取喷射速率波形。(其它实施例)本发明不限于上述实施例，而是可以例如进行如下修改和实现。此外，可以任意结合实施例的特征结构。在图4所示的实施例中，基于喷射时间压力波形W-PC中的P3与喷射速率波形中的R3之间的相关性(即，延迟Ο)来通过P3计算R3。举一个修改的示例，可以通过P3来计算R4。可替换地，可以通过P3a(参照图2(c))来计算R3或R4。可替换地，可以通过P5 来计算R3或R4。可替换地，可以计算由图3(b)中的虚线指示的参考压力与喷射时间压力波形W-PC之间的交叉点P4'，并且可以根据P4'来计算R3或R4。将参考压力设置为在从作出喷射开始命令的时刻tl到Pl的出现时刻之间的时间段中的压力值。此外，通过上述修改的示例，可以指定指示喷射速率波形的梯形形状的喷射速率下降部分的形状。在上述实施例中，基于喷射时间压力波形W-PC中的Pl与喷射速率波形中的Rl之间的相关性(即，延迟Cl)来通过Pl计算R1。举一个修改的示例，可以通过Pl来计算R2， 或者可以通过P2来计算Rl或R2。此外，通过上述修改的示例，可以指定指示喷射速率波形的梯形形状的喷射速率上升部分的形状。
在上述实施例中，基于使用非喷射气缸的燃料压力传感器20所感测的压力波形来获取分配供应压力PC的改变。可替换地，燃料压力传感器(未示出)可以安装至共轨42， 并且可以基于使用该燃料压力传感器所感测的压力波形来获取分配供应压力PC的改变。在上述实施例中，从喷射时间压力波形W中减去非喷射时间压力波形来校正喷射时间压力波形W。通过对经校正的喷射时间压力波形W-PC进行转换来计算喷射速率波形。 可替换地，可以取消该校正，并且可以通过对喷射时间压力波形W进行转换来计算喷射速率波形。具体地说，当如图6所示泵送的开始紧接在喷射时间压力波形W的下降波形部分之后时，即使基于未校正的喷射时间压力波形W的下降波形部分来计算喷射开始时刻t (Rl)， 由于喷射开始时刻t (Rl)不受泵送的影响，因此也可以确保足够的计算精确度。在图1中所示的上述实施例中，燃料压力传感器20被安装至喷射器10。可替换地，根据本发明的燃料压力传感器可以是被安排为感测燃料路径中的燃料压力的燃料压力传感器，其中，所述燃料路径从共轨42的排放孔4 延伸至喷射孔lib。因此，例如，燃料压力传感器可以安装至连接共轨42和喷射器10的高压管。本发明不应限于所公开的实施例，而是可以在不偏离所附的权利要求限定的本发明的范围的情况下以多种其它方式来实现。
权利要求
1.一种应用于燃料喷射系统的燃料喷射状态感测设备，所述燃料喷射系统具有多个喷射器，所述多个喷射器被分别提供给多缸内燃机的气缸；分配容器，所述分配容器用于积蓄从燃料泵供应的燃料并且用于向所述喷射器分配和供应所述燃料；以及燃料压力传感器，所述燃料压力传感器被分别提供给所述喷射器以用于感测随着所述喷射器的喷射孔的燃料喷射而在燃料路径中发生的燃料压力的改变，其中所述燃料路径从所述分配容器的排放孔延伸至所述喷射孔，所述燃料喷射状态感测设备的特征在于喷射时间波形获取部，其用于获取由所述燃料压力传感器之中的与当前执行所述燃料喷射的所述喷射器对应的所述燃料压力传感器感测的喷射时间压力波形；以及转换部，其用于将所述喷射时间压力波形转换为指示燃料喷射速率的改变的喷射速率波形，其中所述转换部基于所述分配容器内的分配供应压力，来设置用于将所述喷射时间压力波形转换为所述喷射速率波形的转换函数，以及所述转换部根据在所述燃料喷射期间发生的所述分配供应压力的改变，来在与单次喷射对应的所述喷射时间压力波形内改变所述转换函数。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射状态感测设备，还包括下降波形获取部，其用于获取下降波形，所述下降波形是所述喷射时间压力波形中的所述压力随着所述喷射器的阀打开操作的开始而减小的部分的波形；以及上升波形获取部，其用于获取上升波形，所述上升波形是所述喷射时间压力波形中的所述压力随着所述喷射器的阀关闭操作的开始而增加的部分的波形，其中所述转换部基于所述下降波形出现的时间段中的所述分配供应压力，来设置针对所述下降波形的所述转换函数，以及所述转换部基于所述上升波形出现的时间段中的所述分配供应压力，来设置针对所述上升波形的所述转换函数。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射状态感测设备，其中针对所述下降波形的所述转换函数包括用于对所述下降波形的倾斜度进行转换的系数，以及针对所述上升波形的所述转换函数包括用于对所述上升波形的倾斜度进行转换的系数。
4.根据权利要求3所述的燃料喷射状态感测设备，其中针对所述下降波形的所述转换函数包括所述喷射时间压力波形中的压力减小开始相对于所述喷射速率波形中的所述喷射速率的增加开始的延迟，以及针对所述上升波形的所述转换函数包括所述喷射时间压力波形中的压力增加开始相对于所述喷射速率波形中的所述喷射速率的减小开始的延迟。
5.根据权利要求2所述的燃料喷射状态感测设备，其中针对所述下降波形的所述转换函数包括所述喷射时间压力波形中的压力减小开始相对于所述喷射速率波形中的所述喷射速率的增加开始的延迟，以及针对所述上升波形的所述转换函数包括所述喷射时间压力波形中的压力增加开始相对于所述喷射速率波形中的所述喷射速率的减小开始的延迟。
6.根据权利要求1所述的燃料喷射状态感测设备，还包括非喷射时间波形获取部，其用于获取由所述燃料压力传感器之中的与当前未喷射所述燃料的所述喷射器对应的所述燃料压力传感器感测的非喷射时间压力波形，其中所述转换部通过将所述非喷射时间压力波形视为所述分配供应压力的所述改变，来改变所述转换函数。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的燃料喷射状态感测设备，其中所述转换部通过从所述喷射时间压力波形中减去指示所述分配供应压力的所述改变的波形来校正所述喷射时间压力波形，并且将所校正的喷射时间压力波形转换为所述喷射速率波形。
全文摘要
燃料喷射状态感测设备获取使用燃料压力传感器(20)之中的与当前执行燃料喷射的喷射器(10)对应的燃料喷射传感器(20)感测的喷射时间压力波形。该设备将喷射时间压力波形转换为指示燃料喷射速率的改变的喷射速率波形。该设备基于分配容器(42)内的分配供应压力来设置用于将喷射时间压力波形转换为喷射速率波形的转换系数和延迟(即，转换函数)。该设备根据在燃料喷射期间发生的分配供应压力的改变，来在与单次喷射对应的喷射时间压力波形内改变转换系数和延迟(即，转换函数)。
文档编号F02D41/38GK102287285SQ201110167050
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月16日 优先权日2010年6月18日
发明者阪田正和 申请人:株式会社电装