CN113266487A - 改善喷射器开启时间的偏差的燃料喷射控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及改善喷射器开启时间的偏差的燃料喷射控制装置和方法。一种通过喷射器将燃料喷射到发动机的燃烧室的燃料喷射控制方法，所述方法可以包括：在预定的预通电时间期间进行预通电以驱动喷射器；在对喷射器进行预通电之后，由控制器执行主喷射，在所述主喷射中喷射器被控制器控制为以目标喷射量将燃料喷射到燃烧室中；其中预通电通过在预通电时间期间向喷射器施加不会由预通电产生燃料流量的电流量，以预先使喷射器的喷射器线圈磁化。

Description

改善喷射器开启时间的偏差的燃料喷射控制装置和方法
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射控制装置和方法，更具体地，涉及可以改善燃料的低流量区间中的喷射器开启时间的偏差的燃料喷射控制装置和方法。
背景技术
在将燃料供应至发动机时，所供应的燃料量由控制器(ECU)确定，并且燃料以供应至发动机的确定的所需燃料量经由喷射器喷射到发动机中。
图8示出了常规的喷射器，在喷射器120的壳体120a的内部形成有针阀120b，并且在壳体120a中形成有用于操作针阀120b的电枢120c、线圈120d、弹簧120e等。针阀120b通过电枢120c的操作反复地来回移动，以阻塞或开启形成在壳体120a的端部的喷嘴120f。即，当向线圈120d施加电流时，电枢120c操作以拉动针阀120b，当切断电流时，针阀120b形成为通过弹簧120e的弹性而返回到原始位置。
为每个汽缸设置喷射器，以接收来自控制器的燃料喷射信号，从而在预定喷射时间内喷射燃料，进而以所需燃料量将燃料供应到发动机中。
图4是示出了安装到常规GDI发动机上的喷射器的驱动波形的示意图。在作为燃料喷射控制的第一阶段的助力阶段(Boost Phase)中，通过使用助力电压(boost voltage)将相对高的电流施加到线圈120d。此外，在随后的作为第二阶段的拾取阶段(Pickup Phase)中，线圈120d变为具有相对地低于助力电压的电池电压，以提供电枢的运动直到达到最大电枢冲程。在随后的第三阶段(保持阶段)中，与第一阶段和第二阶段相比，线圈120d以相对较少的附加电流进行操作。
但是，即使在专利文献1中也有记载，对于每种类型的喷射器或喷射器的公司，喷射器都具有独特的喷射器驱动特性差异。对于每种类型的喷射器或喷射器的公司，根据相对于燃料压力的所需燃料量的喷射器关闭所需时间，或者喷射器关闭所需时间和与其对应的喷射命令时间具有特定的关系。这种特性信息在制造车辆时存储在控制器内部的存储器中，并且用于以所需燃料量将燃料供应到每个汽缸中。
但是，即使在相同的喷射器的情况下，喷射器的驱动特性也可能由于制造公差、在控制器中喷射器工作的输出阶段的公差以及工作电流曲线之间的差异而变化。在没有补偿与每个汽缸的喷射器的开启时间和关闭时间相关的喷射器驱动特性的偏差时，每个汽缸的喷射器的开启时间和关闭时间出现偏差，即使喷射命令是基于相同的喷射时间，供应到每个汽缸的燃料量也是不同的。即，汽缸之间的相同流量控制变得困难。
近年来，使用高压的GDI发动机中的喷射器的开启感测计算成为问题。由于喷射模式具有多个阶段以减少颗粒物质或提高燃烧效率，因此对于多阶段喷射的每次喷射，喷射时间显著减少。如图7所示，还执行了利用非常少的燃料量的喷射区间(A)(所谓的弹道区间)的喷射，在区间(A)中，即使喷射器的工作时间(Ti)稍微改变，燃料量(m)也会迅速增加。
确定喷射器的开启时间的原因是，如上所述，由于从对每个喷射器电施加喷射信号之后到实际出现流量的点存在偏差。就开启时间偏差来说，相对于关闭时间偏差的偏差量，开启时间偏差的偏差量相对较小，但是开启时间偏差的偏差量是重要的因素，这是由于它会极大地影响喷射时间非常短的区间(如前所述的低流量区间)的流量。相应地，通常确定开启时间并基于确定开启时间的结果来控制开启时间的偏差是很重要的。
本发明的背景部分包括的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示所述信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
图6是示出喷射器开启持续时间(喷射器开启持续时间是实际从喷射器喷射燃料的持续时间)、施加到喷射器的电流以及由喷射器产生的电压之间的关系的曲线图。参照图6，横轴表示时间，纵轴表示电流和电压的幅度以及从喷射器喷射的燃料量。
在图6中，区间(a)是指喷射器的针的空行程(dead stroke)，并且是指针通过施加至喷射器的电流而移动、但喷嘴未开启的区间。
为了使喷射器喷射燃料，需要升起针，为了升起针，需要向电磁线圈或压电侧施加电流以使线圈磁化。为了施加电流，要产生初始信号，在初始信号之后的恒定延迟时间将电流施加到喷射器的电磁线圈或压电侧，并且电流的幅度逐渐增加，达到电流峰值，如图6所示。
此外，如图6所示，电流具有这样的路径：电流增加以达到电流峰值点，然后再减小，并且在从电流峰值经过了一定时间的时间点(喷射器开启时间点)，升起针，并且在从喷射器开启时间点(实际喷射燃料的状态)开始的喷射器开启持续时间内，针处于升起状态。
但是，由于在喷射器的开启时间点的电压或电流没有特别的变化，通常，传统的方法不能准确地感测喷射器的开启时间。因此，通常使用喷射器关闭时间点寻找喷射器开启时间。通过从非常短的时间段开始逐渐增加燃料喷射时间，将首先产生关闭时间点的时间点确定为开启时间点，并通过将当前值与每个喷射器或主喷射器的值进行比较来确定实际开启时间。
此外，通过利用由喷射器产生的反向电压信号来测量喷射器关闭时间。如图6所示，在电流施加到喷射器的初始阶段，喷射器产生的电压趋于迅速增加和减小，然后再次增加。而且此后，在向喷射器施加的电流变为关断(OFF)的时间点，电压再次突然减小，并且在预定的时间延迟(区间(b)，约0.1ms)之后，电压再次迅速增加。如图6所示，在电压再次增加的区间(区间(c))中的电压曲线中存在拐点，所述拐点存在的时间点成为喷射器的针关闭以终止燃料喷射的时间点(喷射器关闭时间)。相应地，当通过对电压曲线执行二次微分而检测到拐点存在的时间点时，可以检测到喷射器关闭时间。
然而，基于喷射器的特性，即使喷射器实际上是开启的，也存在不能清晰识别拐点的情况。拐点是由喷射器的针向下移动并且喷射器关闭时针的速度变化引起的，同时喷射器的线圈的磁化消失。该现象似乎出现在喷射器低侧和高侧的信号中。即，即使在相同高度关闭喷射器的针，在喷射器的喷射器关闭速度较快的情况下，拐点会更明显。如上所述，由于喷射器开启时间对喷射器的关闭特性敏感，因此在关闭特性较差或开启特性不均匀的喷射器中，拐点的分辨较差。
相应地，由于难以准确地检测喷射器的开启时间，因此难以通过基于检测到的开启时间来改善开启时间的偏差从而在汽缸之间执行相同的流量控制。
本发明的各个方面致力于提供一种燃料喷射方法和装置，即使不检测每个汽缸的开启时间点，也可以通过改善每个汽缸的开启时间的偏差来稳定地改善喷射器的性能。
与现有技术不同，本发明在喷射燃料之前使喷射器的电磁线圈预先磁化，而无需直接确定和估算用于改善开启时间点的偏差的喷射器的开启时间点，通过在执行实际喷射时促使喷射器尽可能快地开启来改善开启时间点的偏差。根据本发明的示例性实施方案，可以减少线圈的磁化时间(线圈的磁化时间是对喷射器的开启时间点具有最大影响的因素)，从而提前了喷射器的开启时间点，相应地减少了喷射器之间的开启的偏差。
用于实现上述目的的根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法，即，通过喷射器将燃料喷射到发动机的燃烧室的燃料喷射控制方法包括：在预定的预通电时间期间进行预通电以驱动喷射器；在对喷射器进行预通电之后，由控制器执行主喷射，在所述主喷射中喷射器被控制器控制为以目标喷射量将燃料喷射到燃烧室中；所述预通电通过在预通电时间期间向喷射器施加不会由预通电产生燃料流量的电流量，以预先使喷射器的喷射器线圈磁化。
预通电根据燃料压力和发动机温度来确定预通电时间和电流量。
预通电确定主喷射是单次喷射还是多阶段喷射；当确定主喷射为单次喷射时，将最终喷射时间改变为通过将当前的主喷射的喷射时间与预通电时间相加而获得的时间。
当确定主喷射为多阶段喷射时，所述方法确定多阶段喷射的喷射之间的空置时间是否超过预定值；当多阶段喷射的喷射之间的所有空置时间都等于或小于预定值时，将多阶段喷射的第一次喷射时的喷射时间改变为通过将当前的多阶段喷射时的第一次喷射的喷射时间与预通电时间相加而获得的时间。
此外，当多阶段喷射的喷射之间的至少任意一个空置时间超过预定值时，所述方法将多阶段喷射的每个第一次喷射的喷射时间以及超过预定值的空置时间之后的每次喷射的喷射时间改变为通过将相应喷射时的现有的喷射时间与预通电时间相加而获得的时间。
所述方法确定是否由于燃料系统的高压泵的故障而执行跛行回家模式，在所述跛行回家模式中以强制低压模式喷射燃料；当控制器确定出执行跛行回家模式时，停止进行预通电。
预通电配置为：在对喷射器进行预通电时通过使用助力电压来增加施加到喷射器的电流量，然后通过使用电池电压将施加到喷射器的电流量保持到进行主喷射的时间点。
用于实现上述目的的根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制装置是这样的燃料喷射控制装置，其包括：喷射器以及控制器，所述喷射器将燃料喷射到汽缸；所述控制器控制喷射器，使得燃料以目标喷射量从喷射器喷射到汽缸中；所述控制器配置为：在将目标喷射量的燃料喷射到汽缸中的主喷射之前，在预定的预通电时间期间执行预通电控制，在所述预通电控制中，通过向喷射器施加具有预定大小的电流来使喷射器的喷射器线圈磁化，在预通电控制中不会产生燃料的流量。
控制器包括：预通电时间和电流量计算装置、喷射模式计算装置以及喷射器驱动半导体，所述预通电时间和电流量计算装置确定预通电时间和电流量；所述喷射模式计算装置基于喷射次数、主喷射时喷射器的喷射时间和喷射角度以及由预通电时间和电流量计算装置确定的结果来确定喷射器的喷射时间；所述喷射器驱动半导体根据由喷射模式计算装置确定的结果通过分别形成在预通电和主喷射时的电流波形来控制喷射器。
预通电时间和电流量计算装置根据由燃料轨压力传感器测量的燃料压力以及由冷却液传感器测量的发动机温度来确定预通电时间和电流量。
根据本发明的示例性实施方案，即使不检测喷射器开启时间，也可以改善独立的喷射器之间的开启时间的偏差。相应地，即使在由于错误地确定了喷射器关闭时间而不能稳定地确定喷射器开启时间的情况下，或者在对于安装在多个汽缸的每个汽缸上的所有喷射器，并不明确喷射器关闭时间与喷射器开启时间之间的关系的情况下，也可以改善喷射器开启时间的偏差。
结果，可以改善喷射器的初始流量发展行为，并且可以使喷射器的开启时间点提前，从而有效地执行低流量控制。此外，即使当喷射时间增加时，喷射器开启时间点也变得恒定，并且独立喷射器之间的开启时间点的差异可以减小，从而有效地执行弹道区间中的低流量控制。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并且入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是执行根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法的燃料喷射系统的示意性框图。
图2是示出根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制装置的配置的框图。
图3A和图3B是示出根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法的流程图。
图4是示出了安装到常规GDI发动机上的喷射器的驱动波形的示意图。
图5是示出当执行根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法时的喷射器的驱动波形的示意图。
图6是示出喷射器开启持续时间(喷射器开启持续时间是实际从喷射器喷射燃料的持续时间)、施加到喷射器的电流以及由喷射器产生的电压之间的关系的曲线图。
图7是示出基于每个区间的喷射器工作时间(Ti)的燃料量(m)变化的曲线图。
图8是示出喷射器的构造的截面图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所包含的本发明的具体设计特征(包括例如，具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在附图中，贯穿附图的多幅图，同样的或等同的部分以相同的附图标记标引。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并且描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。另一方面，本发明旨在不但覆盖本发明的示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。
在下文中，将参照附图描述根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法和装置。
图1是执行根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法的燃料喷射系统的示意性框图。
参照图1，喷射器的控制系统包括：燃料箱150、燃料泵140、燃料轨130、压力传感器132、喷射器120、发动机110和控制器100。
燃料箱150中填充有用于内燃机的燃料，并且燃料泵140将包含在燃料箱150中的燃料泵送至燃料轨。安装有检测燃料轨130的内部压力的压力传感器132，并且在燃料轨130中形成有单独的调节阀和回流管路。
泵送至共轨(common rail)130的燃料被分配到喷射器120，喷射器120对应于每个汽缸进行安装，以将燃料喷射到发动机110的燃烧室。
控制器100可以基于工作条件(例如，发动机的RPM和加速踏板信号)来设定所需喷射燃料量，并且响应于设定的所需喷射燃料量来控制喷射器的喷射命令时间。此外，如后所述，控制器100配置为在喷射目标喷射量的主喷射之前，执行预通电控制，在预通电控制中，通过在预定的预通电时间期间向喷射器施加具有预定大小的电流来使喷射器的喷射器线圈磁化，在预通电时间期间不会产生燃料流量。
图2是示出根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制装置的配置的框图。
如图2所示，根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制装置包括喷射器120和控制器100，所述喷射器120将燃料喷射到汽缸中；所述控制器100控制喷射器120，使得燃料以目标喷射量从喷射器喷射。控制器100分别连接到喷射器120的高侧1和低侧2，以驱动喷射器120。
连接到喷射器120的高侧1和低侧2的喷射器驱动半导体11分别从喷射器驱动驱动器12接收驱动命令信号，以在预通电和主喷射时产生电流波形，并且将脉冲施加到喷射器120的高侧1和低侧2，从而驱动喷射器120。
同时，当喷射器120的喷射终止时，仅低侧启动，使得来自喷射器120的反向电流流向喷射器120的低侧。相应地，控制器100的喷射器低侧电压波形拐点传感器21从喷射器120的低侧2接收反向电流的电压信号以生成电压波形，并检测图6所示的电压波形的拐点。
喷射器关闭时间计算装置22基于由喷射器低侧电压波形拐点传感器21检测到的拐点的位置来确定喷射器120的关闭时间。
当需要减小喷射器120的开启时间的偏差时，在用于喷射目标喷射量的主喷射之前，预通电请求器50发送预通电请求信号，所述预通电请求信号用于在预定驱动时间期间将具有预定大小的驱动电流施加到喷射器120，以预先磁化喷射器120的线圈120d。作为需要对喷射器进行预通电的条件，可以是高压泵140正常工作，并且主喷射喷射与弹道区间相对应的低流量燃料的情况，而不是跛行回家模式下的强制低压喷射的情况。
预通电时间和电流量计算装置51从预通电请求器50接收预通电请求信号，以确定预通电所需的预通电时间以及施加到喷射器的电流量。
在对喷射器进行预通电之后，通过主喷射将目标喷射量喷射到发动机110的燃烧室中，对喷射器进行预通电并非旨在供应燃料，而是用于在主喷射之前预先使喷射器120的线圈120d磁化以减少在主喷射时磁化线圈120d所需的时间，从而迅速开启喷射器120。相应地，也如图5所示，在预通电时供应给喷射器120的控制电流的供应时间被限制在不产生实际喷射燃料的流量的范围内。此时，最大预通电时间的代表值可以通过以下方式来定义：将多个喷射器中喷射器开启最快的喷射器(其是通过流量计测量出的)作为代表性样本。
像预通电时间一样，在不产生实际喷射燃料的流量的范围内，在预通电时施加到喷射器的电流量被限制在使线圈120d充分磁化的范围内。
预通电时间和电流量计算装置51通过燃料压力和发动机温度来确定预通电时间和电流量，所述燃料压力和发动机温度是通过燃料轨压力传感器3、燃料压力测量器31、冷却液传感器4和发动机温度测量器41接收的。例如，当燃料压力高于预定值时，需要增加预通电时间，并且电流量也增加。
预通电时间和电流量以与发动机温度和燃料压力相关的二维图表的形式预先存储在控制器100中，并且可以通过利用从燃料轨压力传感器3和冷却液传感器4测量的燃料压力和发动机温度以及存储的图表来确定预通电时间和电流量。
喷射模式计算装置15包括喷射时间计算装置13和喷射角度计算装置14，以确定喷射次数(单次喷射或多阶段喷射)、喷射时间(施加到喷射器的电流的供应时间)以及喷射角度(将电流施加到喷射器的时间点)，并将确定的结果发送到喷射器驱动驱动器12。喷射模式计算装置15确定可以满足目标空燃比的目标喷射量，并且相应地确定主喷射时的喷射次数、喷射时间和喷射时间点。此外，喷射模式计算装置15接收由预通电时间和电流量计算装置51确定的关于预通电时间的信息，以确定在包括预通电的最终喷射控制时的喷射器的喷射时间。
喷射器驱动驱动器12通过利用与由喷射模式计算装置15确定的关于喷射次数、喷射时间和喷射角度的信息来产生驱动信号，并将驱动信号发送到喷射器驱动半导体11。
此外，喷射器驱动半导体11基于驱动信号形成在预通电和主喷射时的电流波形。图5示出了根据本发明示例性实施方案的在燃料喷射控制时由喷射器驱动半导体11产生的电流波形。
如上所述，主喷射时的电流波形包括助力阶段、拾取阶段和保持阶段。喷射器完全开启的时间点位于主喷射的助力阶段后半段的拾取阶段开始时。在图5的示例中，通过将振动传感器附接到喷射器以执行测试来估算喷射器的开启时间点。从振动传感器测得的第一次强振动是当喷射器的针强烈撞击限位器时产生的振动，并且振动出现的时间点可以间接地估算为喷射器完全开启的时间点。在图5的示例中，估算喷射器在距主喷射的开始时间点大约176μs的时间点开启。
在图5的示例中，与常规喷射器的电流波形不同，在主喷射之前存在预通电阶段。预通电阶段的电流波形类似于常规喷射器主喷射时的电流波形。即，预通电阶段也包括使用助力电压的阶段和使用电池电压的阶段。在图5的示例中，通过使用助力电压将电流量增加到2.8A，然后通过使用电池电压将电流值保持在1.5A，直到主喷射的开始时间点为止。如图5所示，与主喷射阶段不同，在预通电阶段未检测到强烈振动。即，预通电阶段是用于使喷射器的线圈磁化的阶段，而不供应燃料，并且在预通电阶段中，喷射器不开启，相应地不产生燃料的流量。
控制器100可以以设置在车辆中的计算机的形式实现。在那种情况下，可以通过在计算机可读记录介质上记录用于实现当前控制功能的程序，并且在计算机系统中读取并执行记录在当前记录介质上的程序，来实现控制器100。此外，这里使用的“计算机系统”是车辆中内置的计算机系统，并且包括诸如OS或外围设备的硬件。“计算机可读记录介质”是指诸如便携式介质的存储设备，例如软盘、光磁盘、ROM或CD-ROM，或计算机系统中内置的硬盘。此外，“计算机可读记录介质”还可以包括在短时间内动态地保持有程序的一种介质，例如在通过网络(例如，互联网)或通信线路(例如，电话线路)传输程序时的通信线路，或者在一定时间内保持有程序的一种介质，例如计算机系统内部的易失性存储器，在那种情况下计算机系统是服务器或客户端。程序可以是可以实现前述功能的一部分的一种程序，或者可以是与先前记录在计算机系统中的程序相结合来实现前述功能的一种程序。
此外，前述实施方案中的控制器100的部分或全部模型可以实现为集成电路，诸如大规模集成电路(LSI)。控制器100的每个模型可以单独地处理器化，也可以通过集成控制器100的部分或全部模型而处理器化。此外，生产集成电路的方法不限于LSI，而是可以由专用电路或通用处理器来实现。此外，当随着半导体技术的发展而出现替代LSI的集成电路的生产技术时，可以利用根据所述技术的集成电路。
图3A和图3B是示出根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法的流程图，所述燃料喷射控制方法由图2所示的燃料喷射控制装置执行。
根据图3A，控制器100的预通电请求器50确定当前的燃料喷射区间是否对应于跛行回家模式下的强制低压燃料喷射区间(S100)。为了在主喷射之前进行预通电，需要高压燃料泵140基本正常工作。相应地，首先，预通电请求器50确定当前的燃料喷射区间是否对应于由于高压燃料泵140的故障而导致的强制低压燃料喷射区间，并且在高压燃料泵140正常工作时，执行随后描述的预通电逻辑。
当高压燃料泵140正常工作时，预通电请求器50发送预通电请求信号，由于需要对喷射器进行预通电以减小每个喷射器的开启时间的偏差，喷射模式计算装置15确定在现有的主喷射时的喷射模式是单次喷射模式还是多阶段喷射模式(S110)。
当确定主喷射处于单次喷射模式时，控制器100的预通电时间和电流量计算装置51确定预通电时间，所述预通电时间是在预通电时向喷射器120施加电流的时间(S120)。如上所述，预通电时间是在不产生实际燃料的流量的范围内的时间，并且可以通过当前测量的燃料压力和发动机温度以及存储在控制器100中的图表来确定。
此外，控制器100的预通电时间和电流量计算装置51确定在预通电时施加到喷射器的电流量(S130)。如上所述，电流量是不产生实际燃料的流量的范围内的值，并且可以通过当前测量的燃料压力和发动机温度以及存储在控制器100中的图表来确定。
当通过预通电时间和电流量计算装置51确定了预通电时间和电流量时，喷射模式计算装置15将包括预通电的最终喷射时间改变为通过将现有的主喷射的喷射时间和在步骤S120中确定的预通电时间相加而获得的时间(S140)。
由喷射模式计算装置15确定的电流值和喷射时间信息被传送到喷射器驱动驱动器12，并且喷射器驱动驱动器12通过使用相应的信息将驱动信号发送到喷射器驱动半导体11。喷射器驱动半导体11基于从喷射器驱动驱动器12接收的驱动信号，在总喷射时间的一些区间中形成对喷射器进行预通电的电流波形，并且在其余的区间中形成主喷射的电流波形(S150)。此时，将主喷射时的电流波形设定为用于满足现有的目标喷射量的主喷射时的电流波形。
结果，在预通电时间期间对喷射器进行预通电(S160)，并且在喷射器预通电之后执行用于喷射目标喷射量的主喷射。
同时，当在步骤S110中确定现有的主喷射处于多阶段喷射模式时(S110：否)，喷射模式计算装置15确定多阶段喷射中的所有喷射之间的空置时间是否超过了预定值(S170)。当喷射之间的空置时间较短时，由前一次喷射产生的线圈120d的磁化还没有完全消失，不需要对喷射器进行预通电。另一方面，当空置时间长于线圈120d中保持磁化的时间(预定值)时，需要在相应的喷射之前对喷射器进行预通电。相应地，通过将构成多阶段喷射的多个喷射之间的空置时间与预定值进行比较，来确定需要预通电的喷射。优选地，为了确定，将具有最早开启时间的喷射器样本中，在特定喷射时间之后直到磁化完全消除的时间(例如，0.5ms、1ms、2ms、5ms等)存储在控制器100中的单独的校准图表中作为预定值。
如果在步骤S170中确定在多阶段喷射的所有喷射中，喷射之间的空置时间为预定值或更小，则在多阶段喷射期间无需对喷射器进行预通电。相应地，在这种情况下，可以通过仅在多阶段喷射的第一次喷射之前对喷射器进行预通电使线圈120d在第一次喷射之前磁化。
为此，如在先前步骤S120和S130中一样，喷射模式计算装置15确定预通电时间和电流量(S180、S190)。
此外，喷射模式计算装置15改变喷射时间(S200)。即，将现有的多阶段喷射模式下的第一次喷射的喷射时间设定为通过将在步骤S180确定的预通电时间与现有的第一次喷射的喷射时间相加而获得的值。此外，将现有的喷射时间按照原样应用于除了第一次喷射的多阶段喷射的其余喷射。此外，将现有的喷射角度按照原样应用于主喷射时的多阶段喷射的喷射角度。
此外，当通过喷射模式计算装置15确定出每次喷射的喷射时间和喷射角度时，喷射器驱动驱动器12通过利用由喷射模式计算装置15确定的关于喷射次数、喷射时间和喷射角度的信息来产生驱动信号，并将驱动信号发送到喷射器驱动半导体11。基于从喷射器驱动驱动器12接收的驱动信号，针对多阶段喷射的第一次喷射，喷射器驱动半导体11在第一次喷射的喷射时间的一些区间中形成对喷射器进行预通电的电流波形，并在其余区间中形成主喷射的电流波形(S210)。此时，将主喷射时的多阶段喷射中的每一个的电流波形设置为用于满足现有的目标喷射量的主喷射时的电流波形。
结果，在现有的n阶段喷射的第一次喷射之前驱动喷射器120以进行预通电(S220)。
在步骤S170中，当确定出在现有的多阶段喷射时的至少任意一次喷射中的空置时间超过预定值时(S170：否)，喷射模式计算装置15存储前一次喷射的空置时间超过预定值的喷射的所有脉冲数(S230)。这是由于在对应的脉冲数的喷射的情况下，由前一次喷射所产生的线圈120d的磁化消失了，需要通过在磁化消失之前立即进行预通电来再次使线圈磁化。例如，当现有的主喷射是五阶段喷射，并且在五阶段喷射中的第一阶段和第二阶段之间的空置时间以及第四阶段和第五阶段之间的空置时间超过预定值时，第二阶段喷射和第五阶段喷射时的脉冲数被存储在控制器100中。
接下来，以与步骤S120、S130、S180和S190相同的方式，喷射模式计算装置15确定预通电时间和电流量(S240、S250)。
此外，喷射模式计算装置15改变喷射时间(S260)。对于多阶段喷射的第一次喷射(第一阶段喷射)的喷射时间以及与在步骤S230中存储的脉冲数相对应的喷射的喷射时间，将通过在步骤S240中确定的预通电时间与现有的喷射时间相加而获得的值设定为新的喷射时间。例如，在上述示例中，通过将第一阶段喷射、第二阶段喷射和第五阶段喷射的喷射时间与在步骤S240中确定的现有的第一阶段喷射、第二阶段喷射和第五阶段喷射的每个喷射时间的预通电时间相加而获得的值分别设定为第一阶段喷射、第二阶段喷射和第五阶段喷射的新喷射时间。此外，将现有的喷射时间按照原样应用于其余的喷射。例如，在上述示例中，除了第一阶段喷射、第二阶段喷射和第五阶段喷射，将在现有的第三阶段喷射和第四阶段喷射时的喷射时间按照原样应用于第三阶段喷射和第四阶段喷射。此外，将现有的喷射角度按照原样应用于主喷射时的多阶段喷射的喷射角度。
此外，当通过喷射模式计算装置15确定每次喷射的喷射时间和喷射角度时，喷射器驱动驱动器12通过利用由喷射模式计算装置15确定的关于喷射次数、喷射时间和喷射角度的信息来产生驱动信号，并将驱动信号发送到喷射器驱动半导体11。喷射器驱动半导体11基于从喷射器驱动驱动器12接收的驱动信号，在预通电和主喷射时生成电流波形(S270)。此时，喷射器驱动半导体11在第一次喷射的喷射时间的一些区间中形成对喷射器进行预通电的电流波形，并且在其余的区间中形成主喷射的电流波形。此外，对于除第一阶段之外的多阶段喷射的其余阶段，喷射器驱动半导体11确定多阶段喷射的每个脉冲数是否对应于在步骤S230中存储的脉冲数，并且同样地，对于与所存储的脉冲数相对应的喷射，在一些区间中形成对喷射器进行预通电的电流波形，并且在其余的区间中形成主喷射的电流波形。
从图4和图5所示的结果可以看出，按照根据本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法，可以显着减少喷射器开启时间。根据图4所示的常规燃料喷射控制方法，通过振动传感器的测量结果估算的喷射器开启时间大约为306μs。相对的，按照根据图5所示的本发明示例性实施方案的燃料喷射控制方法，通过振动传感器的测量结果估算的喷射器开启时间大约为176μs，可以将喷射器开启时间缩短为常规的喷射器开启时间的近一半。
因此，可以通过图7所示的弹道区间(a)和过渡区间(b)(非常小的流量区间)在短时间内迅速到达线性区间(c)。相应地，根据本发明的示例性实施方案，即使当喷射时间较短时，也可以稳定地产生流量，甚至在弹道区间中也可以稳定地形成流量。此外，无论喷射时间的长度如何，喷射器开启时间可以保持恒定，喷射器之间的开启时间的偏差也得到显着改善。
为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“向上地”、“向下地”、“前”、“后”、“背面”、“内侧”、“外侧”、“向内地”、“向外地”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“向前”以及“向后”用来参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。还将理解，术语“连接”或其派生词既指直接连接又指间接连接。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，并且显然的是，根据以上教导可以进行很多修改和变化。选择示例性实施方案并且进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并且利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (18)

1.一种通过喷射器将燃料喷射到发动机的燃烧室的燃料喷射控制方法，所述方法包括：
由控制器进行预通电，以在预定的预通电时间期间驱动喷射器；
在喷射器进行预通电之后，由控制器执行主喷射，在所述主喷射中，喷射器被控制器控制为以目标喷射量将燃料喷射到燃烧室中；
其中，所述预通电配置为：通过在预定的预通电时间期间向喷射器施加不会由预通电产生燃料流量的电流量，以预先使喷射器的喷射器线圈磁化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述预通电进一步包括：根据燃料压力和发动机温度来确定预定的预通电时间和电流量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预通电进一步包括：
由控制器确定主喷射是单次喷射还是多阶段喷射。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：
当确定主喷射为单次喷射时，由控制器将最终喷射时间改变为通过将当前的主喷射的喷射时间与预定的预通电时间相加而获得的时间。
5.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：
当确定主喷射为多阶段喷射时，由控制器确定多阶段喷射的喷射之间的空置时间是否超过预定值；
当多阶段喷射的喷射之间的所有空置时间都等于或小于预定值时，由控制器将多阶段喷射的第一次喷射时的喷射时间改变为通过将当前的多阶段喷射时的第一次喷射的喷射时间与预定的预通电时间相加而获得的时间。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
当多阶段喷射的喷射之间的至少一个空置时间大于预定值时，由控制器将多阶段喷射的每个第一次喷射的喷射时间以及大于预定值的至少一个空置时间之后的每次喷射的喷射时间改变为通过将相应喷射时的当前的喷射时间与预定的预通电时间相加而获得的时间。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
由控制器确定是否由于燃料系统的泵的故障而执行跛行回家模式，在所述跛行回家模式中以强制低压模式将燃料喷射到燃烧室中；
当控制器确定出执行跛行回家模式时，由控制器停止进行预通电。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述预通电配置为：在对喷射器进行预通电时通过使用助力电压来增加施加到喷射器的电流量，然后通过使用电池电压将施加到喷射器的电流量保持到进行主喷射的时间点。
9.一种燃料喷射控制装置，其包括：
喷射器，其将燃料喷射到汽缸；以及
控制器，其电连接到所述喷射器并且配置为控制喷射器，使得燃料以目标喷射量从喷射器喷射到汽缸中；
其中，所述控制器配置为：在将目标喷射量的燃料喷射到汽缸中的主喷射之前，在预定的预通电时间期间执行预通电控制，在所述预通电控制中，通过向喷射器施加具有预定大小的电流来使喷射器的喷射器线圈磁化，在预通电控制中不会产生燃料的流量。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射控制装置，其中，所述控制器包括：
预通电时间和电流量计算装置，其配置为确定预定的预通电时间和电流量；
喷射模式计算装置，其配置为根据喷射次数、主喷射时喷射器的喷射时间和喷射角度以及由预通电时间和电流量计算装置确定的结果来确定喷射器的喷射时间；以及
喷射器驱动半导体，其配置为根据由喷射模式计算装置确定的结果通过分别形成在预通电控制和主喷射时的电流波形来控制喷射器。
11.根据权利要求10所述的燃料喷射控制装置，其中，
所述预通电时间和电流量计算装置配置为：根据由燃料轨压力传感器测量的燃料压力以及由冷却液传感器测量的发动机温度来确定预定的预通电时间和电流量。
12.根据权利要求9所述的燃料喷射控制装置，其中，
所述预通电控制进一步包括：根据燃料压力和发动机温度来确定预定的预通电时间和电流量。
13.根据权利要求12所述的燃料喷射控制装置，其中，所述预通电控制进一步包括：由控制器确定主喷射是单次喷射还是多阶段喷射。
14.根据权利要求13所述的燃料喷射控制装置，其中，所述预通电控制进一步包括：
当确定主喷射为单次喷射时，由控制器将最终喷射时间改变为通过将当前的主喷射的喷射时间与预定的预通电时间相加而获得的时间。
15.根据权利要求13所述的燃料喷射控制装置，其中，所述预通电控制进一步包括：
当确定主喷射为多阶段喷射时，由控制器确定多阶段喷射的喷射之间的空置时间是否超过预定值；
当多阶段喷射的喷射之间的所有空置时间都等于或小于预定值时，由控制器将多阶段喷射的第一次喷射时的喷射时间改变为通过将当前的多阶段喷射时的第一次喷射的喷射时间与预定的预通电时间相加而获得的时间。
16.根据权利要求15所述的燃料喷射控制装置，其进一步包括：
当多阶段喷射的喷射之间的至少一个空置时间大于预定值时，由控制器将多阶段喷射的每个第一次喷射的喷射时间以及大于预定值的至少一个空置时间之后的每次喷射的喷射时间改变为通过将相应喷射时的当前的喷射时间与预定的预通电时间相加而获得的时间。
17.根据权利要求9所述的燃料喷射控制装置，其进一步包括：
由控制器确定是否由于燃料系统的泵的故障而执行跛行回家模式，在所述跛行回家模式中以强制低压模式将燃料喷射到汽缸中；
当控制器确定出执行跛行回家模式时，由控制器停止进行预通电控制。
18.根据权利要求9所述的燃料喷射控制装置，其中，
所述预通电控制配置为：在对喷射器进行预通电时通过使用助力电压来增加施加到喷射器的电流量，然后通过使用电池电压将施加到喷射器的电流量保持到进行主喷射的时间点。
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