CN101189425A - 燃料喷射器控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于内燃发动机(10)的燃料喷射器(32)。该燃料喷射器具有柱塞(72)，电子控制止回阀(80)，以及与该电子控制止回阀连通的控制器(53)。该控制器构造成接收与发动机的曲轴(24)的角位置相关的预期喷射开始正时和预期喷射量的指示。该控制器还构造成基于曲轴的角位置确定柱塞的位移；确定与柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电开始，该通电开始导致预期喷射开始正时，以及确定与柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电结束，该通电结束导致预期喷射量。该控制器还构造成执行所确定的该电子控制止回阀的通电开始和通电结束。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统和方法，尤其涉及一种用于控制燃料喷射器的操作的系统和方法。
背景技术
燃料喷射发动机使用喷射器将燃料引入发动机的燃烧室。喷射器可以是具有机械、液压或电控制的燃料输送的液压或机械致动喷射器。例如，机械致动、电子控制的燃料喷射器包括可被凸轮驱动的摇臂移动以给喷射器的腔室内的燃料加压的柱塞。设置在喷射器内的一个或多个电子设备然后被致动，以便在一个或多个预定条件下将被加压的燃料输送到发动机的燃烧室内。
2005年2月15日授予Forck的美国专利No.6856222(’222专利)中说明了机械致动、电子控制的燃料喷射器的一个示例。’222专利说明了一种具有被弹簧偏压、螺线管控制的溢流阀和被弹簧偏压、螺线管控制的喷射控制阀的燃料喷射器。溢流阀和喷射控制阀都与凸轮驱动的柱塞和阀针的控制室相关联。当最初凸轮强迫柱塞进入燃料喷射器的腔室时，腔室中的燃料经过溢流阀流到低压排放装置。当在柱塞在腔室内进一步移动期间溢流阀被电关闭时，腔室中的压力增加。当希望喷射燃料时，喷射控制阀被电子地移动以使控制室与该低压排放装置连接，从而使得阀针远离阀座以开始喷射。为了结束喷射，喷射控制阀断开控制室与低压排放装置的连接以使阀针返回其阀座。阀针离开其阀座的时间决定了被喷射的燃料量。
尽管’222专利的喷射器可向发动机的燃烧室内喷射足够的燃料，但是其缺乏精确的喷射控制。具体的，由于喷射器与喷射器的差异以及变化的发动机工作条件例如速度、负荷、温度、粘度和其它已知的发动机工作条件，基于经过的喷射持续时间的燃料输送控制可能缺乏可重复性和准确性。另外，基于持续时间和通用查表实现喷射器控制的系统仅在有限的被校准的发动机工作条件下准确，并且当燃料系统的组成部件磨损时会随着时间而丧失可重复性和精确性。
本公开的控制方法解决了一个或多个上述问题。
发明内容
本公开的一个方面涉及一种用于具有曲轴的内燃发动机的燃料喷射器。燃料喷射器包括往复地设置在腔室内以给该腔室中的燃料加压的凸轮驱动的柱塞，具有包含至少一个孔的末端的喷嘴构件，和具有底端和末端的阀针。阀针设置在喷嘴构件内，并且可抵抗弹簧偏压移动以使得加压燃料可流过该至少一个孔。该燃料喷射器还包括与该腔室和阀针的底端流体连通的电子控制止回阀。该电子控制止回阀可在第一位置和第二位置之间移动，在该第一位置该腔室与阀针的底端流体连通，在该第二位置阀针的底端与排放装置流体连通。燃料喷射器还包括与电子控制止回阀连通的控制器。该控制器构造成接收与曲轴的角位置相关的预期喷射开始正时和预期喷射量的指示。控制器还构造成确定与曲轴的角位置相对应的柱塞的位移位置，确定与在该腔室内的柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电开始(start of current)，该通电开始导致预期喷射开始正时，以及确定与在该腔室内的柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电结束(end ofcurrent)，该通电结束导致预期喷射量。控制器还构造成执行所确定的该电子控制止回阀的通电开始和通电结束。
本公开的另一个方面涉及一种操作用于具有曲轴的内燃发动机的燃料喷射器的方法。该方法包括利用凸轮系统驱动腔室中的柱塞以便为燃料加压，并将加压燃料引到喷嘴构件的至少一个孔以及设置在该喷嘴构件内的阀针的底端。该方法还包括接收与曲轴的角位置相关的预期喷射开始正时和预期喷射量的指示。该方法还包括电子地移动止回阀以便从阀针的底端排出加压燃料，以使得加压燃料在预期喷射正时以预期喷射量流过该至少一个孔。电子地移动该止回阀包括确定与在该腔室内的柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电开始，该通电开始导致预期喷射开始正时，确定与在该腔室内的柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电结束，该通电结束导致预期喷射量，以及执行所确定的该电子控制止回阀的通电开始和通电结束。
附图说明
图1是所公开的示例性燃料系统的示意性简图；
图2是用于图1的燃料系统的所公开的示例性燃料喷射器的局部剖视图；
图3A-3E是图2的燃料喷射器的线路图；以及
图4是示出操作图2的燃料喷射器的示例性方法的流程图。
具体实施方式
图1示出发动机10和燃料系统12的示例性实施例。为了本公开的目的，发动机10被示出和描述为四冲程柴油发动机。但是，本领域技术人员应认识到，发动机10可以是任何其它类型的内燃发动机，例如汽油发动机或气体燃料动力发动机。发动机10可包括限定了多个气缸16、可滑动地设置在每个气缸16内的活塞18，和与每个气缸16相关联的气缸盖20的发动机缸体14。
气缸16、活塞18和气缸盖20可形成燃烧室22。在所示实施例中，发动机10包括六个燃烧室22。但是，可想到，发动机10可包括数量更多或更少的燃烧室22，并且燃烧室22可设置成“直列式”构造、“V”构造或任何其它合适的构造。
还如图1所示，发动机10可包括可旋转地设置在发动机缸体14内的曲轴24。连杆26可将每个活塞18连接到曲轴24，以便每个气缸16内的活塞18的滑动运动导致曲轴24旋转。类似的，曲轴24的旋转可导致活塞18进行滑动运动。
燃料系统12可包括相协作以将加压燃料的喷射物输送到每个燃烧室22内的组成部件。特别地，燃料系统12可包括构造成保持燃料源的箱28，构造成为燃料加压并通过歧管34将加压燃料引到多个燃料喷射器32的燃料泵送装置30，以及控制系统35。
燃料泵送装置30可包括用于增加燃料的压力并将一个或多个加压燃料流引到歧管34的一个或多个泵送设备。在一个示例中，燃料泵送装置30包括低压源36。低压源36可以是构造成经由燃料管路42向歧管34提供低压供给的传送泵。止回阀44可设置在燃料管路42内以提供从燃料泵送装置30到歧管34的单向燃料流。可想到，燃料泵送装置30可包括除了上文列出的以外的附加的和/或不同的组成部件，例如与低压源36串联设置的高压源。
低压源36可操作地连接到发动机10并且被曲轴24驱动。低压源36可以通过本领域技术人员显而易见的任何方式与曲轴24连接，其中曲轴24的旋转将导致泵驱动轴进行相应的旋转。例如，低压源36的泵驱动轴46在图1内示出为通过齿轮系48连接到曲轴24。但是，可想到，低压源36可选择地通过电、液压、气动或任何其它合适的方式被驱动。
燃料喷射器32可设置在气缸盖20内并通过多个燃料管路50连接到歧管34。每个燃料喷射器32可操作以按预定的正时、燃料压力和数量将一定量的加压燃料喷射到相关联的燃烧室22内。燃料喷射到燃烧室22内的正时可与活塞18的运动同步。例如，可在活塞18接近压缩冲程内的上止点位置时喷射燃料以使得被喷射的燃料进行压缩点火燃烧。可选择地，可在活塞18开始朝上止点位置前进的压缩冲程时喷射燃料以便进行均质进料压缩点火操作。还可在活塞18在膨胀冲程期间从上止点位置朝下止点位置移动时喷射燃料以实现较迟的后喷射，以生成用于后处理再生的还原气氛。为了完成这些特定喷射事件，发动机10可请求控制系统35以特定的喷射开始(SOI)正时、特定的喷射开始压力、特定的喷射结束(EOI)正时喷射燃料，和/或可请求特定的燃料喷射量。
控制系统35可响应于一个或多个输入控制每个燃料喷射器32的操作。具体的，控制系统35可包括控制器53，该控制器通过多个通信线路51与燃料喷射器32通信并且通过通信线路59与传感器57通信。控制器53可构造成通过基于来自传感器57的输入向每个燃料喷射器32施加确定的电流波形或确定的电流波形序列来控制燃料喷射正时、压力和数量。
通过经由传感器57监控曲轴24的角位置可有助于所施加的电流波形或波形序列的正时。具体的，传感器57可以是构造成感测曲轴24的角位置、速度和/或加速度的电磁式拾波器类型的传感器。由被感测的曲轴24的角度信息和已知的几何关系，控制器53能够计算燃料喷射器32的被曲轴24可操作地驱动的一个或多个组成部件的位置，从而根据计算出的位置控制喷射正时、压力和数量。
控制器53可以是包含用于控制燃料喷射器32的操作的装置的单个微处理器或多个微处理器。多种市场上可买到的微处理器可设置成用于实现控制器53的功能。应理解，控制器53可容易地体现为能够控制多种工作机或发动机功能的通用工作机或发动机微处理器。控制器53可包括运行应用程序所需的所有组成部件，例如存储器、辅助存储器和处理器例如中央处理单元，或用于控制燃料喷射器32的本领域内已知的任何其它装置。多种其它的已知电路可与控制器53相关联，包括供电电路、信号调整电路、螺线管驱动器电路、通信电路和其它合适的电路。
如图2所示，每个燃料喷射器32可以是机械控制泵类型的单元燃料喷射器。特别地，每个燃料喷射器可被凸轮装置52驱动以选择性地将燃料喷射器32内的燃料加压到预期压力级。凸轮装置52可包括凸轮54，该凸轮可操作地连接到曲轴24，从而曲轴24的旋转导致凸轮54相应地旋转。例如，凸轮装置52可通过齿轮系(未示出)、通过链与链轮装置(未示出)或以任何其它合适的方式与曲轴24连接。如下文将更详细地说明的，在凸轮54旋转期间，凸轮54的凸角56可经由枢转摇臂58周期性地驱动燃料喷射器32的泵送行为。可想到，燃料喷射器32的泵送行为可选择地可被凸角56直接驱动而不使用摇臂58，或者可在摇臂58和燃料喷射器32之间设置推杆(未示出)。
燃料喷射器32可包括响应于凸轮装置52的驱动运动而相互作用以对燃料加压并将燃料喷射到发动机10的燃烧室22内的多个组成部件。具体地，每个燃料喷射器32可包括具有喷嘴部分62的喷射器体部60，设置在喷射器体部60的腔室74内的柱塞72，柱塞弹簧75，阀针76，阀针弹簧(未示出)，溢流阀68，溢流阀弹簧70，第一电致动器64，直接动作校验(direct operated check)(DOC)阀80，DOC弹簧82，以及第二电致动器66。可想到，燃料喷射器32内可包括附加的或不同的组成部件例如节流孔、压力平衡通道、蓄能器或本领域内已知的其它喷射器组成部件。
喷射器体部60可以是构造成用于组装在气缸盖20内并且具有一条或多条通道的大致为圆筒形的构件。特别地，喷射器体部60可包括构造成接纳柱塞72的腔室74，构造成接纳DOC阀80的腔室84，构造成接纳溢流阀68的腔室86，和控制室90。喷射器体部60还可包括分别经由流体通道92、94、96和98与腔室86、74、84，控制室90和喷嘴部分62连通的燃料供给/返回管路88。控制室90可与阀针76直接连通，并且选择性地排出或被供给加压燃料以影响阀针76的运动。可想到，喷射器体部60可选择地可以是具有一个或多个壳体构件、一个或多个导向构件以及任何其它合适数量和/或类型的结构构件的多构件的元件。
类似地，喷嘴部分62可以是具有中心腔室100和压力室102的圆筒形构件。中心腔室100可构造成接纳阀针76。压力室102可在希望发生喷射事件之前保持从流体通道98提供的加压燃料。喷嘴部分62还可包括一个或多个孔104以使得加压燃料可从压力室102通过中心腔室100流入发动机10的燃烧室22。
柱塞72可滑动地设置在腔室74内，并且可被摇臂58移动以对腔室74内的燃料加压。特别地，当凸角56使摇臂58围绕枢转点108枢转时，摇臂58的与凸角56相对的端部会抵抗柱塞弹簧75的偏压将柱塞72推入腔室74，从而移动腔室74内的燃料和对该燃料加压。被柱塞72加压的燃料可通过流体通道92-98被选择性地引到溢流阀68、DOC阀80、控制室90、供给/返回管路88和与阀针76相关联的压力室102。当凸角56旋转离开摇臂58时，柱塞弹簧75可使柱塞72向上离开腔室74返回，从而将燃料抽回腔室74内。
阀针76可以是滑动地设置在喷嘴部分62的中心腔室100内的细长圆筒形构件。阀针76可在第一位置和第二位置之间沿轴向移动，在该第一位置阀针76的末端阻止燃料流过孔104，在该第二位置孔104打开以使得燃料可流入燃烧室22。可想到，阀针76可以是具有针构件和活塞构件的多构件元件，或者是单个一体式元件。
阀针76可具有多个驱动液压表面。例如，阀针76可包括位于阀针76的底端的液压表面105，当被加压燃料作用于其上时该液压表面利用阀针弹簧的偏压朝孔阻塞位置驱动阀针76。阀针76还可包括液压表面106，当被加压燃料作用于其上时该液压表面106抵抗阀针弹簧的偏压以沿相反方向朝第二或孔打开位置驱动阀针76。当两个液压表面105和106暴露在基本相同的流体压力下时，阀针弹簧施加在阀针76上的力可足以将阀针76移动到并保持在孔阻塞位置。
溢流阀68可设置在流体通道92和94之间，并构造成选择性地使从腔室74排出的燃料可通过流体通道92流入到供给/返回管路88，在该管路88处加压流体可离开燃料喷射器32。特别地，溢流阀68可包括连接到第一电致动器64的阀芯110。阀芯110可具有直径扩大区域110a，该区域可与阀座112接合以选择性地阻止加压燃料从流体通道94流到流体通道92。区域110a离开阀座112的运动使得加压燃料可从流体通道94流到流体通道92并经由供给/返回管路88离开燃料喷射器32。当从腔室74中排出的燃料可经由供给/返回管路88离开燃料喷射器32时，由柱塞72的向内位移导致的燃料喷射器32内的压力增加可最小。但是，当燃料与供给/返回管路88阻隔开时，燃料从腔室74中排出可导致燃料喷射器32内的压力增加到大约30000psi。溢流阀弹簧70可被安置成用于朝通流位置偏压溢流阀68。
第一电致动器64可包括用于控制溢流阀68的运动的螺线管114和电枢116。具体地，螺线管114可包括具有合适形状的线圈，电流可流过该线圈以建立磁场，从而当被通电时电枢116可被朝螺线管114吸引。电枢116可固定地连接到阀芯110，以抵抗溢流阀弹簧70的偏压而移动阀芯110的区域110a并使该区域接合阀座112。
DOC阀80可设置在流体通道98和控制室90之间，并且构造成选择性地阻止从腔室74排出的燃料流到控制室90，从而有助于通过孔104进行燃料喷射。特别地，DOC阀80可包括连接到第二电致动器66的阀芯118。阀芯118可具有直径扩大的区域118a，该区域118a可与阀座120接合以选择性地阻止加压燃料从控制室90流出。当来自流体通道98的加压燃料被与控制室90阻隔开时，会在阀针76上产生力的不平衡，这会使得阀针76抵抗弹簧偏压朝通流位置移动。区域118a脱离阀座120可使得加压燃料从流体通道98流入控制室90，加压流体的流入从而使阀针76返回喷射阻塞位置。DOC弹簧82可被安置成用于朝通流位置偏压DOC阀80。
第二电致动器66可包括用于控制DOC阀80的运动的螺线管122和电枢124。具体地，螺线管122可包括具有合适形状的线圈，电流可流过该线圈以建立磁场，从而当被通电时电枢124可被朝螺线管122吸引。电枢124可固定地连接到阀芯118，以抵抗DOC弹簧82的偏压而移动阀芯118的区域118a并使该区域接合阀座120。
在使用时，从图3A所示的位置开始，当第一和第二电致动器64、66被断电时燃料喷射器32可填充燃料。具体地，当凸角56旋转离开摇臂58时，柱塞弹簧75可推动柱塞72向上离开腔室74。柱塞72离开腔室74的向外运动可发生作用以便经由流体通道92、被断电的溢流阀68和流体通道94将燃料从供给/返回管路88抽入腔室74。在燃料喷射器32的填充操作期间，由作用于阀针76的液压表面上的流体压力导致的力可被基本平衡，这使得阀针弹簧可保持阀针76处于孔阻塞位置。
为了给燃料喷射器32内的燃料加压，凸角56可旋转到与摇臂58接合以驱动柱塞72进入腔室74，从而从腔室74中排出燃料。如果溢流阀68的阀芯110保持位于图3A的断电的通流位置，则由柱塞72排出的燃料可通过流体通道94和92回流以便经由供给/返回管路88离开燃料喷射器32，而压力不会有很大的增加。但是，如果如图3B所示，在柱塞72向内移动期间溢流阀的阀芯110移动到通电的阻流位置，则可阻止从腔室74中排出的燃料离开燃料喷射器32，从而使燃料喷射器32内的压力与柱塞72的位移成比例地增加。为了防止在燃料喷射器32内的燃料加压期间发生喷射，DOC阀80的阀芯118可保持在断电的通流位置，以使得作用于液压表面106上的压力的增加抵消作用于液压表面105上的压力的增加，从而使得阀针弹簧可将阀针76保持在孔阻塞位置。
当希望进行喷射时，如图3C所示，可使第二电致动器66通电以拉动DOC阀80的阀芯118使该阀芯结合阀座120。在此通电状态下，被柱塞72的向内运动加压的燃料可与液压表面106阻隔开，但是可保持接触液压表面105。在阀芯118移动到阻流位置以后，控制室90内的燃料的压力低于作用于液压表面105的燃料的压力。由阀针76的液压表面上的压差引起的力的不平衡可发生作用以便抵抗阀针弹簧的偏压移动阀针76，从而打开孔104并开始将加压燃料喷射到燃烧室22内。阀针76移动离开孔104的时刻可与燃料喷射器32的喷射开始正时一致。在阀芯110已经移动到阻流位置之后并且在DOC阀80的阀芯118已经移动到阻流位置之前发生的柱塞72的位移对应于在喷射开始时的燃料的压力。
为了结束喷射，如图3D所示，可使第二电致动器66断电以使得DOC阀80的阀芯118在DOC弹簧82的偏压下返回通流位置。当阀芯118移动到断电的通流位置时，高压燃料可被重新引入控制室90，从而使得阀针弹簧将阀针76推到阻流位置。当阀针76到达孔阻塞位置时，向燃烧室22内的燃料喷射结束。在阀针76已经移动到通流位置之后并且在阀针76返回阻流位置之前发生的柱塞72的位移可对应于被喷射到燃烧室20内的燃料量。阀针76返回孔阻塞位置的时刻可与燃料喷射器32的EOI正时一致。EOI压力可根据柱塞速度和孔104的开口面积而变化。
如图3E所示，几乎就在阀芯118移动到通流位置之后，阀芯110可同样地移动到通流位置以释放燃料喷射器32内的燃料的压力，并减小低压源36上的负荷。可想到，如果希望具有特定的喷射结束压力，则可在阀芯118移动到通流位置之前在预定的柱塞位移距离处使阀芯110移动到通流位置，以改变(即，减小)通过孔104排放的燃料的压力。
时滞可与溢流阀68、DOC阀80和阀针76中的每一个相关联，并存在于电流被提供给螺线管114和122的线圈或从该线圈中除去的时刻与相应阀芯实际上开始移动或到达它们的完全闭合或打开位置的时刻之间。控制器53可构造成在闭合或打开溢流阀68和DOC阀80时确定并施加考虑到这种延时的延时补偿。
图4示出操作燃料喷射器32的示例性方法。下文将详细说明图4。
工业应用性
本公开的燃料喷射器和控制系统在多种发动机类型包括例如柴油发动机、汽油发动机和气体燃料动力发动机内具有广泛应用。所公开的燃料喷射器和控制系统可在以下任何发动机内实现：其中稳定的、准确的燃料喷射器性能和效率很重要。现在将说明控制系统35的操作。
如图4内的流程图所示，被控制的喷射事件可通过首先接收预期喷射开始(SOI)正时、预期喷射量、预期SOI压力和/或预期喷射结束(EOI)压力的指示开始(步骤200)。例如，发动机10可请求对应于燃烧室22内的活塞18的特定位置的SOI。类似的，发动机10可请求特定的燃料量、SOI压力和/或EOI压力。这些被请求的(例如，预期的)喷射特性可被控制器53接收以便为喷射作准备。
在接收到预期燃料喷射特性之后，控制器53可为第二电致动器66确定通电开始(SOC)，该SOC将使DOC阀80的阀芯118移动到闭合位置并在预期SOI正时开始喷射(步骤202)。如上所述，DOC阀80的阀芯118朝通电的阻流位置的运动会导致阀针76朝孔打开位置移动，从而开始将燃料喷射到燃烧室22内。控制器53可通过用与DOC阀80和阀针76相关联的系统延时补偿预期SOI来确定SOC。由于柱塞72的移动与曲轴24的角位置直接相关，所以SOI和SOC可根据曲轴24的角位置和/或柱塞72在腔室74内的位移位置而被接收、确定和表示。
在确定了第二电致动器66的SOC之后，控制器53可为与溢流阀68相关联的第一电致动器64确定SOC，该SOC导致在SOI的预期压力(步骤204)。如上所述，在阀芯110已经移动到阻流位置之后并且在阀芯118已经移动到阻流位置之前柱塞72在腔室74的位移量与在SOI的压力相对应。可利用曲轴24的角位置、柱塞72的冲程长度和面积、和/或柱塞72在腔室74内的位移位置之间的几何关系对控制器53编程。从这些几何关系和预期SOI，控制器53可根据曲轴角和/或柱塞72的位移计算第一电致动器64的SOC。当柱塞72移动经过SOC和SOI之间的位移时，在阀针76移动以将加压燃料喷射到燃烧室22内之前，从腔室74中排出的燃料的压力可增加到预期SOI压力。控制器53还可被构造成当确定第一电致动器64的SOC时考虑到与溢流阀68相关联的延时。
在为与溢流阀68和DOC阀80相关联的第一和第二电致动器64、66确定SOC之后，控制器53可经由传感器57监测曲轴24的角位置，并使第一和第二电致动器64、66通电以便在计算出的角度或位移SOC正时闭合溢流阀68和DOC阀80(步骤206，208)。在闭合溢流阀68之后，柱塞72移动通过所确定的位移将使燃料喷射器32内的燃料的压力增加到该预期SOI压力。在柱塞72已经到达所确定的位移位置(或者曲轴24已经旋转经过所确定的曲轴角)时，DOC阀80可闭合以在预期SOI正时开始将燃料喷射到燃烧室22内。
控制器53可确定与预期燃料喷射量相对应的EOI正时。利用上述几何关系，控制器53可计算出在SOI之后为了推动预期燃料量通过孔104曲轴24必须转过的角度和/或柱塞72必须移动通过的位移。然后控制器53可计算通电结束(EOC)，该EOC考虑了与DOC阀80相关联的延时，从而在预定的EOI正时结束喷射时，已经向燃烧室22内喷射了合适的燃料量(步骤210)。
燃料喷射器32可在同一喷射事件期间喷射多个射流。具体的，在DOC阀80的阀芯118移动到打开位置以停止通过孔104喷射燃料之前，并且在溢流阀68的阀芯110保持处于阻流状态的同时，控制器53可确定在同一喷射事件中是否已经请求后续射流(步骤212)。确定是否已经请求多个射流的步骤可选择地可在重新打开溢流阀68之前的任何时刻执行。如果已经请求后续射流，则控制器53可执行所确定的第二电致动器66的EOC以打开DOC阀80(步骤214)，为第二电致动器66计算启动后续射流喷射的SOC(步骤216)，启动计算出的SOC以闭合DOC阀80并开始喷射后续射流(步骤208)，并为第二电致动器66计算出结束后续射流喷射的EOC(步骤210)。SOI可从发动机10被接收到或者可被计算出以便基于柱塞72在腔室74内的位移位置产生预期压力。对于单个喷射事件内的后续射流，由于溢流阀68的阀芯110已经位于阻流位置，所以只可能存在预期喷射开始正时和预期喷射开始压力中的一个。可根据与DOC阀80的阀芯118移动到闭合位置相关联的系统延时确定SOC。可根据预期喷射量以及柱塞72的对应的位移确定EOI。可确定考虑到阀芯118移动到打开位置的延时的EOC。控制器53可以为后续射流启动SOC和执行EOC(步骤208，214)并以此方式继续操作，直到单个喷射事件中的所有预期的后续射流已经被喷射，或者直到活塞72已经在腔室74内到达其全部冲程。
如果不希望喷射后续射流，则控制器53可确定是否已经请求特定的EOI压力，并根据确定结果执行不同操作(步骤218)。特别地，如果没有请求预期EOI压力，则控制器53可通过在计算出的EOC正时终止向第二电致动器66提供电流来结束喷射(步骤220)，从而DOC阀80的阀芯118及时地移动到打开位置以便阀针76在EOI正时阻塞孔104。在此情况下，EOI压力没有被特别控制，而是依赖于柱塞72的位移速度和孔104的面积。就在执行第二电致动器66的EOC之后，控制器53可立即执行第一电致动器64的EOC以将溢流阀68的阀芯110移动到打开位置，并释放燃料喷射器32内的压力(步骤222)。
但是，如果已经请求特定的EOI压力，则可计算出导致预期EOI压力的溢流阀68的阀芯110的EOC(步骤224)。具体的，如果希望具有特定的EOI压力，则在执行所确定的与DOC阀80的打开和预期EOI相关联的EOC之前，可将溢流阀68的阀芯110移动到打开或通流位置以减小燃料喷射器32内的喷射压力(步骤226)。在此情况下，可在EOI之前改变(例如，减小)被推动通过孔104的燃料的压力。控制器53可通过相应地调节EOC再次对与第一电致动器64和溢流阀68相关联的延时予以考虑。在执行与第一电致动器64和溢流阀68相关联的EOC之后，控制器54可执行为DOC阀80确定的EOC，以便在确定的EOI结束向燃烧室22内喷射燃料(步骤228)。
由于控制器53可基于已知的几何关系和被监测的部件位置而不是持续时间和通用的查表来计算和执行SOC和EOC，所以可提高燃料喷射事件的准确性和可重复性。具体的，由于几何关系和被监测的部件位置在发动机10的任何给定操作条件下都保持真实，所以上文所述的用于确定和执行SOC和EOC的方法可重复地产生准确的结果。
本领域技术人员显而易见的是，可对本公开的燃料喷射器和控制系统作出多种修改和变型而不会背离本发明的范围。通过考虑文中公开的燃料喷射器和控制系统的说明和实践，其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。上述说明和示例仅应被认为是示例性的，本发明的实际范围由下面的权利要求以及它们的等同物给出。
Claims (10)
1.一种用于具有曲轴(24)的内燃发动机(10)的燃料喷射器(32)，包括：
往复地设置在腔室(74)内以对该腔室内的燃料加压的凸轮驱动的柱塞(72)；
具有包含至少一个孔(104)的末端的喷嘴构件(62)；
具有底端(106)和末端的阀针(76)，该阀针设置在喷嘴构件内，并且可抵抗弹簧偏压移动以使加压燃料可流过该至少一个孔；
与该腔室和阀针的底端流体连通的电子控制止回阀(80)，该电子控制止回阀具有可在第一位置和第二位置之间移动的阀芯(118)，在该第一位置该腔室与阀针的底端流体连通，在该第二位置阀针的底端与排放装置(88)流体连通；以及
与该电子控制止回阀连通的控制器(53)，该控制器构造成：
接收与曲轴的角位置有关的预期喷射开始正时和预期喷射量的指示；
确定与曲轴的角位置相对应的柱塞的位移位置；
确定与在该腔室内的柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电开始，该通电开始导致预期喷射开始正时；
确定与在该腔室内的柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电结束，该通电结束导致预期喷射量；并且
执行所确定的该电子控制止回阀的通电开始和通电结束。
2.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于，还包括电子控制溢流阀(68)，该电子控制溢流阀与所述腔室相关联并且具有可移动以选择性地将该腔室连接到排放装置(88)的阀芯(110)，其中所述控制器还构造成：
接收预期喷射开始压力的指示；
基于该预期喷射开始压力、该预期喷射开始正时和在该腔室内的柱塞位移，确定该电子控制溢流阀的通电开始；
启动所确定的该电子控制溢流阀的通电开始。
3.根据权利要求2的燃料喷射器，其特征在于，在所确定的该电子控制止回阀的通电开始之前，启动所确定的该电子控制溢流阀的通电开始。
4.根据权利要求2的燃料喷射器，其特征在于，所述控制器还构造成：
接收预期喷射结束压力的指示；
基于所确定的该电子控制止回阀的通电结束、预期喷射结束压力和所述腔室内的柱塞位移，确定该电子控制溢流阀的通电结束；以及
执行所确定的该电子控制溢流阀的通电结束。
5.根据权利要求4的燃料喷射器，其特征在于，所述控制器还构造成：
接收多射流喷射事件的指示；
接收该多射流喷射事件中的后续喷射的预期喷射开始正时的指示；
接收该后续喷射的预期燃料量的指示；
确定与所述腔室内的柱塞位移有关的电子控制止回阀的通电开始，该通电开始导致后续喷射的预期喷射开始正时；
确定与所述腔室内的柱塞位移有关的电子控制止回阀的通电结束，该通电结束导致后续喷射的预期喷射量；以及
在执行所确定的电子控制溢流阀的通电结束之前，执行用于后续喷射的所确定的电子控制止回阀的通电开始和通电结束。
6.根据权利要求4的燃料喷射器，其特征在于，所述控制器还构造成：
接收多射流喷射事件的指示；
接收该多射流喷射事件中的后续喷射的预期压力的指示；
接收后续喷射的预期喷射量的指示；
确定与在所述腔室内的柱塞位移有关的电子控制止回阀的通电开始，该通电开始导致后续喷射的预期压力；
确定与在所述腔室内的柱塞位移有关的电子控制止回阀的通电结束，该通电结束导致后续喷射的预期燃料量；以及
在执行所确定的电子控制溢流阀的通电结束之前，执行用于后续喷射的所确定的该电子控制止回阀的通电开始和通电结束。
7.一种操作用于具有曲轴(24)的内燃发动机(10)的燃料喷射器(32)的方法，该方法包括：
利用凸轮系统驱动在腔室(74)内的柱塞(72)以便对燃料加压；
将加压燃料引到喷嘴构件(62)的至少一个孔(104)以及设置在该喷嘴构件内的阀针(76)的底端(106)；
接收与曲轴的角位置有关的预期喷射开始正时和预期喷射量的指示；以及
电子地移动止回阀(80)的阀芯(118)以便从阀针的底端排出加压燃料，以使加压燃料在预期喷射开始正时以预期喷射量流过该至少一个孔，其中该移动步骤包括：
确定与在该腔室内的柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电开始，该通电开始导致预期喷射开始正时；
确定与在该腔室内的柱塞位移有关的该电子控制止回阀的通电结束，该通电结束导致预期喷射量；并且
执行所确定的该电子控制止回阀的通电开始和通电结束。
8.根据权利要求10的方法，其特征在于，还包括移动与所述腔室相关联的电子控制溢流阀(68)的阀芯(110)以便选择性地使该腔室连接到排放装置，其中该移动步骤包括：
接收预期喷射开始压力的指示；
基于该预期喷射开始压力、该预期喷射正时和在该腔室内的柱塞位移，确定该电子控制溢流阀的通电开始；以及
启动所确定的该电子控制溢流阀的通电开始。
9.根据权利要求11的方法，其特征在于，还包括：
接收预期喷射结束压力的指示；
基于所确定的该电子控制止回阀的通电结束和预期喷射结束压力，确定该电子控制溢流阀的通电结束；以及
执行所确定的该电子控制溢流阀的通电结束。
10.一种内燃发动机(10)，包括：
具有至少一个燃烧室(22)的发动机缸体(14)；
可旋转地设置在该发送机组内的曲轴(24)；以及
构造成在预期正时向该至少一个燃烧室内喷射预期数量的加压燃料的根据权利要求1-6中任一项的燃料喷射器(32)。
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