CN106150729A - 燃料喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料喷射控制装置，其包括：第1开阀定时判定部，基于缸内压传感器的检测信号中包含的可动芯和阀体的碰撞信号，判定第1开阀定时；以及第2开阀定时判定部，基于检测信号中包含的可动芯和固定芯的碰撞信号，判定第2开阀定时。

Description

燃料喷射控制装置
技术领域
本发明涉及燃料喷射控制装置。
背景技术
自以往以来，在车辆中搭载了用于控制来自燃料喷射阀的燃料喷射量的燃料喷射控制装置。该燃料喷射控制装置对燃料喷射阀的开阀期间进行检测，基于该期间而求出燃料喷射量。例如在日本特开2014-152740(以下，专利文献1)中公开了使用从在燃料喷射阀的前端设置的缸内压传感器中取得的信号，对开阀期间进行检测的燃料喷射控制装置。
发明内容
可是，在专利文献1所公开的发明中，通过缸内压传感器来检测阀体成为全开时发生的冲击，以该时刻为起点来计算开阀期间，因此，从开阀开始直到阀体成为全开为止之间的燃料喷射量并没有被考虑。因此，不能计算包含从上述开阀开始直到阀体成为全开为止之间的燃料喷射量的、更精确的燃料喷射量。
近年，作为上述燃料喷射阀，将阀体和可动芯设为独立体结构的锤芯(Hammering core)结构的燃料喷射阀正在普及。考虑对这样的锤芯结构的燃料喷射阀应用专利文献1所公开的发明。可是，如上所述，在专利文献1所公开的发明中，没有考虑从开阀直到成为全开为止之间的燃料喷射量。因此，不能满足近年的燃料喷射控制的进一步高精度化的要求。
本发明所涉及的方式鉴于上述的问题而完成，其目的在于：在进行锤芯结构的燃料喷射装置的控制的燃料喷射控制装置中，能够进行更高精度的燃料喷射控制。
为了解决上述课题而达成相关的目的，本发明采用了以下的方式。
(1)本发明得一方式所涉及的燃料喷射控制装置是用于控制具备阀座、阀体、与上述阀体设为独立体的可动芯、以及停止上述可动芯的移动的固定芯的燃料喷射阀的燃料喷射控制装置，上述燃料喷射控制装置具备：第1开阀定时判定部件，基于从检测上述燃料喷射阀的动作状态的检测部件输入的输入信号中包含的、表示阀体开始开阀的定时的第1碰撞信号，判定第1开阀定时；以及第2开阀定时判定部件，基于上述输入信号中包含的、表示阀体成为全开的定时的第2碰撞信号，判定第2开阀定时。
(2)在上述(1)的方式中，也可以基于上述第1开阀定时以及上述第2开阀定时，对燃料喷射量进行校正。
(3)在上述(2)的方式中，也可以基于从上述检测部件输入的输入信号中包含的、表示阀体关阀的定时的第3碰撞信号，判定关阀定时，基于上述关阀定时、上述第1开阀定时以及上述第2开阀定时，计算上述燃料喷射量。
(4)在上述(1)至(3)的其中一个方式中，上述检测部件也可以是设置于气缸内的缸内压传感器。
(5)在上述(1)至(3)的其中一个方式中，上述检测部件也可以是振动传感器。
(6)在上述(1)至(5)的其中一个方式中，基于上述第1碰撞信号或者表示在关阀时上述可动芯停止的定时的第4碰撞信号，检测上述检测部件的故障。
根据本发明所涉及的方式，在燃料喷射控制装置中，能够检测锤芯结构的燃料喷射阀的可动芯与阀体的碰撞所引起的振动、和可动芯与固定芯的碰撞所引起的振动。因此，能够判定第1开阀定时(阀体开始开阀的定时)，并且也能够进行第2开阀定时(阀体成为全开的定时)的判定。因此，在锤芯结构的燃料喷射阀中，能够进行更高精度的燃料喷射控制。
附图说明
图1是表示燃料喷射阀和本发明的一实施方式中的ECU的示意图。
图2(a)～(c)是用于说明燃料喷射阀的开阀动作的示意图。
图3(a)～(d)是表示燃料喷射阀的阀体以及可动芯的动作和来自缸内压传感器的检测信号的关系的曲线图。
图4是表示对燃料喷射阀的线圈的通电期间、和燃料喷射阀的阀体以及可动芯的动作、和来自缸内压传感器的检测信号的关系的曲线图。
图5是本发明的一实施方式中的ECU的功能框图。
图6是用于说明通过本发明的一实施方式中的ECU而用于进行燃料喷射阀的开阀定时的检测和校正的动作的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明所涉及的燃料喷射控制装置的一实施方式。另外，在以下的附图中，为了将各构件设为可识别的大小，对各构件的缩尺适当进行了变更。此外，本实施方式的燃料喷射控制装置被组装在车辆所搭载的ECU1(发动机控制单元(Engine Control Unit))中。
首先，参照图1～图4，针对由本实施方式的ECU1控制的燃料喷射阀10进行说明。图1是表示燃料喷射阀10和ECU1的示意图。如该图所示，燃料喷射阀10具备：壳体(Housing)11、连接器12、固定芯13、线圈14、阀体15、阀体施力弹簧16、可动芯17、可动芯施力弹簧18、缸内压传感器19。
壳体11是用于容纳固定芯13、线圈14、阀体15、阀体施力弹簧16、可动芯17以及可动芯施力弹簧18的箱子。该壳体11具有容纳固定芯13或线圈14等的大径部11a、和对大径部11a以同心状连接的小径部11b。此外，该小径部11b的前端部被设为形成了喷射燃料的喷射孔11c的阀座11d。这样的壳体11被设为能够从图1的上部向内部供应燃料。连接器12被连接在壳体11的大径部11a侧的端部，从壳体11向斜侧方突出。该连接器12是将燃料喷射阀10和本实施方式的ECU1电连接的部分。
固定芯13是在壳体11的大径部11a的内部以同心状被容纳的圆筒状的构件，通过未图示的固定部而相对于壳体11被固定。该固定芯13由磁性体构成。该固定芯13的阀座11d侧的端面被设为与可动芯17的对接面。线圈14通过导线以环状缠绕而形成，且与固定芯13以同心状配置以使从外侧包围固定芯13。该线圈14通过连接器12，电连接至由ECU1控制的未图示的供电单元，从供电单元供应电流从而产生磁场。
阀体15具备：阀针15a、阀部15b、导向构件15c、限制器(Stopper)15d。阀针15a是沿着固定芯13的中心轴线而延伸的长尺状的棒构件。如图1所示，该阀针15a被配置为：固定芯13侧的一部分位于固定芯13的内部，且阀座11d侧的一部分从固定芯13向阀座11d侧突出。阀部15b是在阀针15a的阀座11d侧的前端被固定的球状的部位。该阀部15b通过与阀座11d对接而将喷射孔11c封锁，通过从阀座11d远离而将喷射孔11c打开。
导向构件15c是在与阀针15a的阀部15b相反侧的端部附近被固定的圆筒状的构件。在该导向构件15c中，阀部15b侧的端面被设为与可动芯17的对接面，与阀部15b相反侧的端面被设为与阀体施力弹簧16的对接面。此外，在与导向构件15c的阀部15b相反侧的端部上形成了向阀针15a的径方向突出的凸缘(Flange)15e。在该凸缘15e中，圆周面被设为与固定芯13的内圆周面的滑动面，阀部15b侧的面被设为与可动芯施力弹簧18的对接面。这样的导向构件15c被固定在阀针15a上，以使在阀部15b与阀座11d正在对接时，阀部15b侧的端面(与可动芯17的对接面)比固定芯13的阀座11d侧的端面更靠近阀座11d侧。
限制器15d是在阀部15b和导向构件15c之间被固定在阀针15a上的圆筒状的构件。该限制器15d被配置为：导向构件15c侧的端面被设为与可动芯17的对接面，且该对接面相对于导向构件15c的阀部15b侧的端面相隔比可动芯17的厚度更远的距离。
阀体施力弹簧16是容纳于固定芯13的内部的压缩线圈弹簧，且被插入到壳体11的内壁面和阀体15的导向构件15c之间。这样的阀体施力弹簧16将阀体15向阀座11d侧施力。即，阀体15在没有对线圈14供电的情况下，通过阀体施力弹簧16的作用力，从而阀部15b与阀座11d对接。
可动芯17被配置在比固定芯13更靠近阀座11d侧，阀体15的导向构件15c和限制器15d之间。该可动芯17是在中央部形成了插通阀针15a的贯通孔的圆筒状的构件，且被设为贯通孔的内壁面能够相对于阀针15a滑动。即，可动芯17被设为与阀体15为独立体，且被设为能够沿着阀针15a的延伸方向相对于阀体15移动。此外，可动芯17的导向构件15c侧的端面被设为与固定芯13以及可动芯施力弹簧18的对接面。此外，可动芯17的限制器15d侧的端面被设为与限制器15d的对接面。这样的可动芯17由磁性体形成。若对线圈14通电，线圈14被励磁，则形成包含固定芯13以及可动芯17的磁路，通过由该磁路形成而产生的吸引力，可动芯17向固定芯13侧移动。
可动芯施力弹簧18是包围阀针15a的压缩线圈弹簧，且被插入到阀体15所具备的导向构件15c的凸缘15e和可动芯17之间。这样的可动芯施力弹簧18将可动芯17向限制器15d侧施力。即，可动芯17在没有对线圈14供电的情况下，通过可动芯施力弹簧18的作用力，从而与限制器15d对接。
缸内压传感器19被固定在壳体11的小径部11b的前端部的圆周面上。该缸内压传感器19是对被设置燃料喷射阀10的气缸(Cylinder)内部的压力进行检测并输出的传感器。另外，缸内压传感器19由于被固定在壳体11上，因此，传送由燃料喷射阀10产生的冲击，输出包含该冲击的检测信号。在本实施方式中，缸内压传感器19输出包含以下信号的检测信号：表示在可动芯17对阀体15的导向构件15c进行了碰撞时的冲击的信号(以下，称为第1碰撞信号)；表示在可动芯17对固定芯13进行了碰撞时的冲击的信号(以下，称为第2碰撞信号)；表示阀体15的阀部15b对阀座11d进行了碰撞时的冲击的信号(以下，称为第3碰撞信号)；以及表示在可动芯17对阀体15的限制器15d进行了碰撞时的冲击的信号(以下，称为第4碰撞信号)。如此，缸内压传感器19不仅检测气缸内的压力，还检测燃料喷射阀10的动作状态(可动芯17等的碰撞状态)。
接着，针对这样构成的燃料喷射阀10的动作进行说明。另外，在此，从没有对线圈14供应电流的状态起进行说明。
在上述的燃料喷射阀10的结构的说明中已使用的图1是表示没有对线圈14供应电流的状态的图。如该图所示，在没有对线圈14供应电流的状态下，通过阀体施力弹簧16的作用力，阀体15的阀部15b与阀座11d对接。如此，通过阀部15b与阀座11d对接，从而封锁喷射孔11c。此外，在没有对线圈14供应电流的状态下，通过可动芯施力弹簧18的作用力，可动芯17与阀体15的限制器15d对接。
图2(a)～(c)是用于说明燃料喷射阀10的开阀动作的示意图。在ECU1的控制下，电流从未图示的供电单元被供应至线圈14，则通过线圈14被励磁，从而形成包含固定芯13以及可动芯17的磁路，通过由此产生的吸引力，可动芯17被移动到固定芯13侧。其结果，如图2(a)所示，随着可动芯施力弹簧18收缩，可动芯17从限制器15d远离，可动芯17与阀体15的导向构件15c碰撞。
进而，若可动芯17被移动到固定芯13侧，则阀体15被抬起，阀体15向从阀座11d远离的方向进行移动。其结果，阀体15的阀部15b从阀座11d远离，喷射孔11c被开放，开始燃料的喷射。如图2(b)所示，如此通过磁力移动的可动芯17通过与固定芯13碰撞从而被停止。此时，阀体15通过惯性力而继续移动。其结果，如图2(c)所示，导向构件15c暂时地从可动芯17浮起，其后，通过阀体施力弹簧16的作用力，导向构件15c返回至与可动芯17对接的位置。通过以上的流程，燃料喷射阀10的开阀动作结束。
此外，在维持开阀的期间(即从ECU1输入了开阀指令的期间)，一定量的电流被供应给线圈14，维持阀体15的阀部15b从阀座11d远离的状态。
在对如此被开阀的燃料喷射阀10进行关阀的情况下，对线圈14的电流的供应被停止。若如此停止对线圈14的电流的供应，在固定芯13和可动芯17之间产生的磁力消失，阀体15通过阀体施力弹簧16的作用力而被移动到阀座11d侧。其结果，阀体15的阀部15b与阀座11d对接，喷射孔11c被堵塞。其后，通过可动芯施力弹簧18的作用力，可动芯17被移动到阀体15的限制器15d侧，通过与限制器15d对接从而可动芯17被停止。
此外，从燃料喷射阀10所具备的缸内压传感器19中，除了输出表示气缸内的压力的信号之外，还输出包含第1碰撞信号、第2碰撞信号、第3碰撞信号以及第4碰撞信号的检测信号。图3(a)～(d)是表示燃料喷射阀10的阀体15以及可动芯17的动作和来自缸内压传感器19的检测信号的关系的曲线图。在图3(a)～(d)的各图中，上侧是表示时间和阀体15以及可动芯17的行程位置的关系的曲线图，下侧是表示时间和从缸内压传感器19输出的检测信号所包含的碰撞信号的等级的关系的曲线图。另外，在图3(a)～(d)的各图的上侧所示的曲线图中，将在开阀动作时可动芯17和阀体15的导向构件15c碰撞的位置，设为行程(Stroke)位置为零的位置。
如图3(a)所示，若对线圈14供应电流，则仅可动芯17被移动，在可动芯17和阀体15的导向构件15c碰撞的定时从缸内压传感器19中输出第1碰撞信号Sa。进而，可动芯17进行移动，在与固定芯13碰撞的定时，如图3(b)所示，从缸内压传感器19中输出第2碰撞信号Sb。
在关阀时，阀体15以及可动芯17向阀座11d的方向进行移动，在阀部15b与阀座11d碰撞的定时，如图3(c)所示，从缸内压传感器19中输出第3碰撞信号Sc。进而，仅可动芯17向阀座11d的方向进行移动，在与阀体15的限制器15d碰撞的定时，如图3(d)所示，从缸内压传感器19中输出第4碰撞信号Sd。
进而，参照图4，针对燃料喷射阀10的开阀期间进行说明。图4是表示对线圈14的通电期间、和燃料喷射阀10的阀体15以及可动芯17的动作、和来自缸内压传感器19的检测信号的关系的曲线图。如该图所示，将T设为对线圈14的通电期间，将TCon设为从对线圈14的通电开始直到输出第1碰撞信号Sa为止的期间，将TVon设为从对线圈14的通电开始直到输出第2碰撞信号Sb为止的期间，将TVoff设为从对线圈14的通电停止直到输出第3碰撞信号Sc为止的期间，将TCoff设为从对线圈14的通电停止直到输出第4碰撞信号Sd为止的期间。
实际上从喷射孔11c喷射燃料的实际开阀期间是，从阀体15的阀部15b从阀座11d远离的瞬间(即第1碰撞信号Sa被输出的定时)起，直到阀部15b与阀座11d碰撞的瞬间(即第3碰撞信号Sc被输出的定时)为止的期间。因此，若将通电期间设为T、且将实际开阀期间设为Tr，则实际开阀期间Tr由下式(1)表示。
Tr＝T-TCon+TVoff (1)
接着，针对本实施方式的ECU1，参照图5～6而详细地进行说明。图5是ECU1的功能框图。
如图5所示，本实施方式的ECU1具备有：第1开阀定时判定部2、第2开阀定时判定部3、关阀定时判定部4、通电期间设定部5、以及校正部6。另外，ECU1具备有：IC芯片或存储器等的硬件、以及存储于存储器等中的软件。第1开阀定时判定部2、第2开阀定时判定部3、关阀定时判定部4、通电期间设定部5、以及校正部6通过上述的硬件和软件协作而实现。
在ECU1中输入了来自缸内压传感器19的检测信号A(从检测部件输入的输入信号)、和运转状态信号B。第1开阀定时判定部2根据检测信号A对第1碰撞信号Sa进行检测，将第1碰撞信号Sa被输入到ECU1的时刻，判定为是第1开阀定时。第2开阀定时判定部3根据检测信号A对第2碰撞信号Sb进行检测，将第2碰撞信号Sb被输入的时刻，判定为是第2开阀定时。关阀定时判定部4根据检测信号A对第3碰撞信号Sc进行检测，将检测到第3碰撞信号Sc的时刻，判定为是关阀定时。
通电期间设定部5根据运转状态信号B，计算燃料喷射阀的请求通电期间Ti。该请求通电期间Ti没有考虑在从第1开阀定时直到第2开阀定时为止的开阀动作期间To的期间所喷射的燃料喷射量。此外，也没有考虑从全开状态直到关阀定时为止的关阀动作期间Tc(图4所示的TVoff)的期间所喷射的燃料喷射量。由此，进而，通电期间设定部5使用由校正部6计算出的校正值C，求出进行阀体15的开阀控制的期间即通电期间T。在此，通电期间设定部5根据请求通电期间Ti和校正值C，基于下式(2)对通电期间T进行计算。
T＝Ti+C (2)
校正部6根据由第1开阀定时判定部2判定的第1开阀定时与由第2开阀定时判定部3判定的第2开阀定时的差分，计算开阀动作期间To。进而，校正部6计算从通电期间结束时刻直到由关阀定时判定部4判定的关阀定时为止的关阀动作期间Tc。校正部6计算在开阀动作期间To的期间所喷射的燃料喷射量以及在关阀动作期间Tc的期间所喷射的燃料喷射量，且计算基于该燃料喷射量的校正值C。
接着，使用图6，针对本实施方式所涉及的燃料喷射控制装置即ECU1的动作进行详细叙述。图6是从ECU1取得运转状态信号B直到结束燃料喷射阀的开阀控制为止的流程图。
若来自车辆的运转状态信号B被输入到通电期间设定部5，则首先通电期间设定部5求出与运转状态信号B相应的请求通电期间Ti(步骤S1)。进而，通电期间设定部5使用校正值C，基于上述的式(2)对通电期间T进行计算(步骤S2)。另外，在此使用的校正值C是事先由校正部6计算出的值，是基于过去的第1开阀定时和第2开阀定时而计算出的值。
若计算出通电期间T，则ECU1通过供电单元对燃料喷射阀开始通电(步骤S3)。接着，第1开阀定时判定部2根据检测信号A，判定在可动芯17与导向构件15c碰撞时产生的第1碰撞信号Sa是否已被输入(步骤S4)。接着，第2开阀定时判定部3同样地根据检测信号A，判定在可动芯17与固定芯13碰撞时产生的第2碰撞信号Sb是否已被输入(步骤S5)。
接着，关阀定时判定部4根据检测信号A，判定在阀部15b与阀座11d碰撞时产生的第3碰撞信号Sc是否被输入(步骤S6)。
在第3碰撞信号Sc已被输入的情况下，校正部6计算开阀动作期间To以及关阀动作期间Tc。进而，校正部6对基于此的校正值C进行计算，并且对存储于通电期间设定部5中的校正值C进行更新(步骤S7)。在该步骤S7中计算出的校正值C是，基于最新的第1开阀定时、第2开阀定时和关阀定时而计算出的值。若更新结束，则ECU1结束处理。
根据这样的本实施方式的ECU1，具备有：在锤芯结构的燃料喷射阀的控制中，根据来自缸内压传感器19的检测信号A而判定第1开阀定时的第1开阀定时判定部2、以及根据来自缸内压传感器19的检测信号A而判定第2开阀定时的第2开阀定时判定部3。因此，能够进行考虑了开阀动作期间To中的燃料喷射量的喷射量的调节。因此，根据本实施方式的ECU1，在锤芯结构的燃料喷射阀中，能够进行更高精度的燃料喷射控制。
此外，根据本实施方式的ECU1，具备用于判定关阀定时的关阀定时判定部4。因此，通过第1开阀定时以及关阀定时，能够计算更准确的实际开阀期间Tr。
另外，即使在阀体15由于某些原因而卡住了的(阀体15变得不移动了的)情况下，由于是将阀体15和可动芯17设为独立体结构的锤芯结构的燃料喷射阀10，因而在对线圈14供应了电流的情况下输出第1碰撞信号Sa。此外，在对线圈14停止了电流的情况下输出第4碰撞信号Sd。因此，在对线圈14供应电流、且停止了的情况下，在没有检测到第1碰撞信号Sa或者第4碰撞信号Sd的情况下，能够判断为缸内压传感器19的故障。
另外，在本实施方式的ECU1中，通过第1开阀定时、第2开阀定时、以及关阀定时，求出了校正值C。在本实施方式的ECU1中，进而，也可以设为根据这些第1开阀定时、和第2开阀定时，计算在开阀动作期间To中的燃料喷射量。这样计算出的燃料喷射量是基于第1开阀定时和第2开阀定时的准确的喷射量，因此，能够知道准确的燃料喷射量。
以上，参照附图说明了本发明的优选的实施方式，但是，本发明显然不限定于上述实施方式。在上述的实施方式中示出的各结构构件的各形状或组合等是一例，且在不脱离本发明的宗旨的范围内能够基于设计要求等进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，在对由阀体15的碰撞引起的振动的检测中使用了缸内压传感器19。可是，本发明并不限定于此，也可以另外设置振动传感器或其他的传感器。
此外，燃料喷射阀10是固定芯13与可动芯17碰撞的结构，但是，也可以在固定芯13和可动芯17之间设置其他的构件(例如轴环(Collar)等)。
此外，在上述实施方式中，针对本发明的燃料喷射控制装置为ECU1的结构进行了说明。可是，本发明并不限定于此，也可以与ECU1作为独立体而设置燃料喷射控制装置。
此外，在上述实施方式中，针对具备关阀定时判定部4的结构进行了说明。可是，本发明不限定于此，也能够采用不具备关阀定时判定部4的结构。

Claims (6)

1.一种燃料喷射控制装置，用于控制燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具备阀座、阀体、与所述阀体设为独立体的可动芯、以及停止所述可动芯的移动的固定芯，其特征在于，所述燃料喷射控制装置具备：
第1开阀定时判定部件，基于从检测所述燃料喷射阀的动作状态的检测部件输入的输入信号中包含的、表示所述阀体开始开阀的定时的第1碰撞信号，判定第1开阀定时；以及
第2开阀定时判定部件，基于所述输入信号中包含的、表示所述阀体成为全开的定时的第2碰撞信号，判定第2开阀定时。
2.如权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
基于所述第1开阀定时以及所述第2开阀定时，对燃料喷射量进行校正。
3.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
基于从所述检测部件输入的输入信号中包含的、表示所述阀体关阀的定时的第3碰撞信号，判定关阀定时，基于所述关阀定时、所述第1开阀定时以及所述第2开阀定时，计算所述燃料喷射量。
4.如权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述检测部件是设置于气缸内的缸内压传感器。
5.如权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述检测部件是振动传感器。
6.如权利要求1～5的任一项所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
基于所述第1碰撞信号或者表示在关阀时所述可动芯停止的定时的第4碰撞信号，检测所述检测部件的故障。
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