CN104508290B - 燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料喷射装置,其具备内置了对被喷射前的燃料进行加热的加热器(20)的燃料喷射阀(10)。根据加热器(20)的电阻值RHtr而实施加热器(20)的温度的推断。对于在加热器(20)的电阻值RHtr产生了拐点之时以后被推断出的加热器(20)的温度实施如下补正,所述补正为,用于将产生了该拐点时的加热器(20)的温度推断值与燃料的核沸腾开始点温度的差设为零的补正。

Description

燃料喷射装置
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射装置,尤其涉及一种具备用于对由燃料喷射阀被喷射之前的燃料进行加热的加热器的燃料喷射装置。
背景技术
一直以来,例如专利文献1中公开一种内燃机用的燃料喷射装置。在现有的燃料喷射阀中内置有,对即将被喷射的燃料进行加热的加热器。该加热器以通过从预定的电源接受电力的供给而进行发热的方式构成。在上述燃料喷射阀中,加热器的电阻值被设定为预定范围内的值,以使加热器的表面温度成为未付着有沉淀物的预定的温度范围内的值。
加热器的温度为,能够根据与加热器的电阻值之间的确定无疑的关系而推断出的温度。而且,加热器的电阻值能够根据施加于加热器上的电压(加热器的两端电压)与流经加热器的电流来进行计算。然而,由于硬件上的偏差因素(加热器的电阻值的偏差以及向加热器供给电力的线束的电阻值的偏差等)而有可能在加热器温度的推断值上产生误差。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-316520号公报
发明内容
本发明为用于解决如上所述的问题而被完成的发明,其目的在于,提供一种在具备使被喷射之前的燃料通过加热器而被加热的燃料喷射阀的情况下,能够使加热器温度的推断精度较好地提高的燃料喷射装置。
本发明涉及一种燃料喷射装置,其具备燃料喷射阀、加热器、加热器温度推断单元、加热器温度补正单元。
燃料喷射阀为喷射燃料的部件。加热器为,从预定的电源接受电力的供给,并对从燃料喷射阀被喷射之前的燃料进行加热的部件。加热器温度推断单元根据加热器的电阻值而对加热器的温度进行推断。加热器温度补正单元对于由加热器温度推断单元推断出的加热器的温度实施如下的补正,所述补正为,使向加热器通电开始后加热器的电阻值产生了拐点时的加热器温度的推断值与燃料的核沸腾开始点温度之间的差减小的补正。
在由加热器而被加热的燃料中开始产生核沸腾的核沸腾开始点来临时,加热器的电阻值上会产生拐点。此外,燃料的核沸腾开始点温度为根据燃料性质、状态与燃料压力而毫无疑义地确定的值。根据本发明,对于由加热器温度推断单元推断出的加热器的温度实施如下的补正,所述补正为,使向加热器通电开始后加热器的电阻值产生了拐点时的加热器温度的推断值与燃料的核沸腾开始点温度之间的差减小的补正。由此,能够在加热器的电阻值的拐点来临时、即核沸腾开始点来临时,对由于硬件上的偏差因素而有可能产生的加热器温度的推断误差适当地进行补正。而且,能够通过这种加热器温度推断值的补正处理来提高加热器温度的推断精度。
此外也可采用如下方式,即,本发明中的所述加热器温度补正单元为,对于在产生了上述拐点之时以后由加热器温度推断单元推断出的加热器的温度,实施使上述差减小的补正。
根据上述结构,本发明中的加热器温度的补正对于在产生了上述拐点之时以后由加热器温度推断单元推断出的加热器的温度而连续执行。由此,能够有效地提高加热器温度的推断精度。
此外也可采用如下方式,即,由本发明中的所述加热器温度补正单元实施的补正为,对于由加热器温度推断单元推断出的加热器的温度实施用于使上述差成为0的补正。
根据上述结构,作为本发明中的加热器温度的补正的优选方式,在加热器的电阻值产生了拐点时,实施用于使上述差成为0的补正。由此,能够有效地提高加热器温度的推断精度。
附图说明
图1为用于对本发明的实施方式1中的燃料喷射装置的主要部分的结构进行说明的图。
图2为表示燃料的沸腾曲线的图。
图3为表示向加热器通电开始后的加热器的电阻值RHtr以及温度的时间变化的图。
图4为本发明的实施的方式1中所执行的程序的流程图。
具体实施方式
实施的方式1.
图1为用于对本发明的实施方式1中的燃料喷射装置的主要部分的结构进行说明的图。
如图1所示,本实施方式的燃料喷射装置具备燃料喷射阀10。燃料喷射阀10被用于对内燃机的燃烧室或者进气通道喷射燃料。燃料喷射阀10通过省略图示的燃料泵而使被加压的燃料从燃料入口12被供给。燃料喷射阀10为大致圆筒形状,从一端(燃料入口12)被供给的燃料在流经燃料喷射阀10的内部之后,从被形成在另一端上的喷孔14被喷射出。
在燃料喷射阀10的内部收纳有在轴向上移动自如的针阀16。针阀16通过被电磁驱动部18驱动而在轴向上进行移动,从而对喷孔14进行开闭。电磁驱动部18以电磁线圈18a、电枢18b以及压缩弹簧18c作为主要的结构要素。
而且,在燃料喷射阀10中,在与从形成于其内部的燃料流动路径流过的燃料相接触的位置处,内置有加热器20。加热器20从预定的电源(搭载有具备燃料喷射阀10的内燃机的车辆的蓄电池等)接受电力的供给,并且具备,具有当温度升高时电阻值变大的特性(PTC(Positive Temperature coefficient:正温度系数))的发热电阻体。
如图1所示的系统具备ECU(Electronic control Unit:电子控制单元)30。ECU30作为将省略图示的ROM、RAM、CPU、输入端口以及输出端口互相通过双向母线而连接的公知结构的微型计算机而构成。ECU30通过使用上述蓄电池等电源而实施向燃料喷射阀10的接头22的通电开始以及通电停止,从而对向燃料喷射阀10通电的通电期间进行控制。此外,ECU30通过使用上述蓄电池等电源而经由通电端子24以预定时间使电流流经加热器20,从而供给预定的电量。更具体而言,ECU30读取对内燃机的运转状态(发动机转速、进气量以及冷却水温度等)进行检测的各种传感器(省略图示)的信号,并按照预定的程序而对燃料喷射阀10以及加热器20的通电进行控制。
如以上说明所述,在本实施方式中的燃料喷射阀10中,通过内置的加热器20而对即将从喷孔14被喷射出的燃料实施加热。例如,当内燃机进行冷启动的情况下检测到点火开关(省略图示)处于开启状态时,ECU30开始实施向加热器20的通电。当以这种方式在加热器20被通电的状态下实施从燃料喷射阀10的燃料喷射时,流经燃料喷射阀10的内部的燃料会在被加热器20加热之后,从喷孔14被喷射出。通过使被加热后的燃料从喷孔14喷射出,从而能够促进燃料的微粒化(雾化)。由此,能够有效地降低废气排放。
接下来,对基于加热器20的电阻值RHtr的加热器温度的推断方法进行说明。
在加热器20中,驱动电压(在此,作为一个示例而为蓄电池电压)经由省略图示的线束(电线)而被施加。此处所称的线束的一部分中包括上述通电端子24。ECU30被构成为,能够对蓄电池电压、线束整体的电压降VWH这两个输入进行检测。将作为该线束的整体的电阻值设为RWH。该电阻值RWH本身作为设计上的值而被存储在ECU30中。ECU30将该电阻值RWH作为所谓的分流电阻来利用,并根据电压降VWH而对流经加热器20的电流值I进行计算。
而且,ECU30根据被计算出的电流值I与加热器20的两端电压VHtr(电池电压减去电压降VWH而得出的值)而对加热器2O的电阻值(内部电阻值)RHtr进行计算。在加热器20的电阻值RHtr与温度之间存在确定无疑的关系。在ECU30中存储有这种关系。因此,ECU30能够根据这种关系和被计算出的加热器20的电阻值RHtr来对加热器温度的推断值进行计算。
图2为表示燃料的沸腾曲线的图。更具体而言,图2为通过传热面(加热器20的表面)与燃料之间的热通量和相对于液体的饱和温度(沸点)的传热面的温度(加热器20的表面温度)的差(过热度)的关系来表示作为液体的燃料的沸腾现象的图。
如图2所示,当被内置于燃料喷射阀10中的加热器20对燃料进行加热时,燃料的沸腾状态根据过热度(加热器20的表面温度与燃料沸点的差)而变化。具体而言,当由加热器20实施的燃料的加热对于由加热初期的自然对流而产生的非沸腾区域(在图2中标记为“对流”的区域)而进行时,传热面的温度达到核沸腾开始点A,则刚好来到核沸腾区域。如图2所示,当进入核沸腾区域时,热通量会急剧变大。当超过核沸腾开始点A而热通量变大时,加热器20所供给的热量变得易于向燃料传递。因此,在以较少的能量来有效地加温燃料时,可以说使用热通量较大的核沸腾区域最为有效。而且,为了有效地使用核沸腾区域,而需要将加热器20的温度(表面温度)控制在产生核沸腾的温度内。
根据上述的推断方法,能够根据加热器20的电阻值RHtr而对加热器温度的推断值进行计算。然而,在加热器20的通电路径中,存在硬件上的偏差因素(加热器20的电阻值RHtr的偏差以及上述线束的电阻值RWH的偏差等)。由于这些偏差因素,从而有可能在以上述方式被计算出的加热器20的电流值I或电阻值RHtr上产生偏差。其结果为,有可能在加热器温度的推断值上产生误差。
在为了利用核沸腾区域而对加热器温度进行控制时,为防止加热器20的过热而需要预先假定为,由于如上所述的推断误差的存在而有可能存在实际的加热器温度高于推断值的状況。如此,则需要将加热器温度控制在较低的温度范围内,其结果为,广泛(临近上限)地利用核沸腾区域会变得比较困难。在此,在本实施方式中,为了提高加热器温度的推断精度,而在加热器20的使用中利用上述方法而对被推断出的加热器温度实施如下的补正。
图3为表示向加热器通电开始后加热器的电阻值RHtr以及温度的时间变化的图。
图3中的时刻tA表示在向加热器20通电开始后核沸腾开始点(Onset of NucleateBoiling:泡核沸腾起始点)A来临的时刻。如上所述,当超过核沸腾开始点A而热通量变大时,加热器20所供给的热量变得易于向燃料传递。其结果为,如图3所示,在时刻tA来临后的核沸腾发生期间内,加热器20的温度上升变得较迟缓(停滞)。然后,如图3所示,在这样的加热器20的温度上升的停滞(平稳)发生的时刻tA来临时,在向加热器20通电开始后的加热器20的电阻值RHtr的时间变化曲线上出现拐点。
因此,在本实施方式中,在向加热器20通电开始后在用于加热器温度的推断而计算出的电阻值RHtr的时间变化曲线上检测到(最初的)拐点时,判断为在通过加热器20而被加热的燃料中核沸腾开始发生的核沸腾开始点A已来临。在此,将做出该判断的时间点上的加热器温度的推断值称为“核沸腾开始时的加热器温度推断值”。在本实施方式中,当做出上述判断时,对于产生了加热器20的电阻值RHtr的拐点(判断为核沸腾开始点A来临时)之时以后而被推断出的加热器的温度实施如下补正,所述补正为,用于将核沸腾开始时的加热器温度推断值相对于核沸腾开始点A的燃料的温度(以下,称为“核沸腾开始点温度”)的差(偏差量)设为零的补正。
图4为用于实现本发明的实施方式1中的加热器温度的特征的补正处理而表示ECU30所执行的程序的流程图。另外,本程序每隔预定的控制周期而被重复执行。
在图4所示的程序中,首先,对加热器20是否处于开启状态(是否正在向加热器20通电中)进行判断(步骤100)。其结果为,在判断为加热器20处于开启状态时,通过上述的方法而对加热器20的电阻值RHtr进行计算(步骤102)。接下来,根据被计算出的电阻值RHtr和ECU30所存储的电阻值RHtr与加热器温度的关系,来对加热器温度的推断值进行计算(步骤104)。
接下来,对通过由步骤102的处理而在向加热器20通电开始后反复进行计算而得出的加热器20的电阻值RHtr的时间变化曲线上是否出现了(通电开始后第一次来临的)拐点进行判断(步骤106)。其结果为,在本步骤106的判断不成立的情况下,重复执行步骤100之后的处理。
另一方面,在步骤106中检测到上述拐点的情况下、即能够判断为核沸腾开始点A已来临的情况下,对于在判断为加热器2O的电阻值RHtr的拐点(核沸腾开始点A)来临之时以后而被推断出的加热器的温度实施如下补正,所述补正为,用于将核沸腾开始时的加热器温度推断值相对于核沸腾开始点温度的差设为零的补正(步骤108)。即,由本步骤108实施的补正在步骤106的判断成立之后向加热器20通电持续的期间内被连续地执行。
核沸腾开始点A为,根据燃料的种类(即,燃料的物理性质)与燃料压力而毫无疑义地确定的点。例如,在使用100%醇的燃料的情况下如果燃料压力在300kPa左右,则核沸腾开始点温度约为130℃。
在内燃机为使用燃料被固定为指定的燃料(例如,汽油)并且燃料压力根据内燃机的规格而被设定为预定的固定值的内燃机的情况下,作为本步骤108中所使用的核沸腾开始点温度,可使用被预先存储在ECU30中的值(与规定的燃料种类以及燃料压力相对应的值)。另一方面,如在任意混合比范围内使用烃燃料与醇燃料的内燃机那样,在内燃机为被搭载于存在根据供油的方式而使燃料罐内燃料的性质发生变化的情况的车辆中的内燃机的情况下,与利用醇浓度传感器、空燃比传感器而推断出的当前所使用燃料的特性相对应的核沸腾开始点温度被用于本步骤108中。此外,在内燃机为运转过程中能够对燃料压力进行改变的内燃机的情况下,与由燃料压力传感器检测出的当前的燃料压力相对应的核沸腾开始点温度被用于本步骤108中。
根据本步骤108中的加热器温度的补正,在核沸腾开始点A的来临时,基于向加热器20通电开始后电阻值RHtr而被逐渐推断出的加热器温度被直接置换为核沸腾开始点温度(上述示例的情况下为130℃)。而且,该时间点以后的加热器温度以核沸腾开始点A的值作为基准而被推断出。更具体而言,当为了将核沸腾开始点A来临时的加热器温度的推断值补正为核沸腾开始点温度而所需的补正量为X时,在该时间点以后向加热器20通电的通电期间中的加热器温度,作为将上述补正值X反映到根据电阻值RHtr而逐次被推断出的值中所得到的值而被计算出。
根据以上所说明的图4所示的程序,根据通电开始后的加热器20的电阻值RHtr的变化而对核沸腾开始点A是否来临进行判断。然后,在实施了这样的判断时,执行在上述步骤108中的加热器温度的补正。根据这种补正,利用燃料的核沸腾开始点温度根据燃料性质与燃料压力而毫无疑义地确定这一点,从而能够在核沸腾开始点A来临时对由于上述硬件上的偏差因素而有可能产生的加热器温度的推断误差适当地进行补正。而且,通过这种加热器温度推断值的补正处理,从而能够提高加热器温度的推断精度。由此,将会广泛(临近上限)地利用核沸腾区域而通过加热器20使燃料有效地被加热。其结果为,由于能够有效地促进燃料的微粒化(雾化),因此能够有效地降低排气排放。
此外,根据上述程序,利用核沸腾开始点A来临时,在加热器20的电阻值RHtr的时间变化曲线上会出现拐点这一点,能够正确地判断出核沸腾开始点A的来临。
另外,在上述的实施方式1中,在加热器20的电阻值RHtr上产生了拐点时(判断为核沸腾开始点A来临时),对于在加热器20的电阻值RHtr上产生了拐点(判断为核沸腾开始点A来临时)之时以后而被推断出的加热器的温度实施如下的补正,所述补正为,用于将核沸腾开始时的加热器温度推断值相对于核沸腾开始点温度的差设为零的补正。但是,对由本发明中的加热器温度推断单元而推断出的加热器的温度的补正方法并不限定于上述方式。即,本发明中的加热器的温度的补正方法并非如上所述而限定于实施用于将上述差必须准确地设为零的补正的方式,而也可以采用实施使上述差减小的补正的方法。
此外,在上述的实施方式1中,以内置有用于对即将喷射出的燃料进行加热的加热器20的燃料喷射阀10为例而进行了说明。但是,作为本发明的对象的燃料喷射装置并不限定于上述结构,例如也可以采用在燃料喷射阀的外部具备用于对被供给至燃料喷射阀的燃料进行加热的加热器的结构。
另外,在上述的实施方式1中,通过由ECU30执行步骤102以及104中的处理,从而实现了本发明中的“加热器温度推断单元”,并且通过在步骤106中的判断的成立时由ECU30执行步骤108中的处理,从而实现了本发明中的“加热器温度补正单元”。
符号的说明
10 燃料喷射阀;
12 燃料入口;
14 喷孔;
16 针阀;
18 电磁驱动部;
18a 电磁驱动部的电磁线圈;
18b 电磁驱动部的电枢;
18c 电磁驱动部的压缩弹簧;
20 加热器;
22 接头;
24 通电端子
30 ECU(Electronic Control Unit:电子控制单元)

Claims (3)

1.一种燃料喷射装置,其特征在于,具备,
燃料喷射阀,其喷射燃料,
加热器,其从预定的电源接受电力的供给,并对从所述燃料喷射阀被喷射之前的燃料进行加热,
加热器温度推断单元,其根据所述加热器的电阻值而对所述加热器的温度进行推断,
加热器温度补正单元,其对于由所述加热器温度推断单元推断出的所述加热器的温度实施如下的补正,所述补正为,使向所述加热器通电开始后所述加热器的电阻值产生了拐点时的所述加热器温度的推断值与燃料的核沸腾开始点温度之间的差减小的补正。
2.如权利要求1所述的燃料喷射装置,其特征在于,
所述加热器温度补正单元对于在产生了所述拐点之时以后由所述加热器温度推断单元推断出的所述加热器的温度,实施使所述差减小的补正。
3.如权利要求1或2所述的燃料喷射装置,其特征在于,
由所述加热器温度补正单元实施的补正为,对于由所述加热器温度推断单元推断出的所述加热器的温度实施用于使所述差成为0的补正。
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