CN117418955A - 燃料喷射器可变性降低 - Google Patents

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Abstract

一种燃料喷射系统包括燃料喷射器和控制器，该燃料喷射器具有喷射控制阀和螺线管，该螺线管在通电时被配置成修改喷射控制阀的位置。该控制器被配置成生成用于对螺线管通电的指令、识别一个或多个喷射事件中的可变性，并且基于所识别的可变性增加供应给螺线管的能量的量。

Description

燃料喷射器可变性降低
技术领域
本公开总体上涉及用于内燃机部件的方法和系统，并且更具体地涉及用于具有可变性降低的燃料喷射系统的系统和方法。
背景技术
各种类型的内燃机包括被配置成供应期望量的燃料的燃料喷射器。发动机，包括高输出发动机，已经变得越来越高效并且生成相对少量的有害排放。为了帮助实现这些改进，燃料喷射器已经变得越来越精确。由于对喷射燃料量的精确控制能够实现降低的排放和可预测的发动机控制，因此期望高精度的燃料喷射器。
在一些燃料喷射事件期间，期望喷射相对少量的燃料。在这些小喷射事件期间，由于谐波或其他干扰引起的燃料喷射器中的不稳定性可导致燃料喷射器在不同于预测或期望正时的正时从致动位置转变到静止位置。该正时的可变性可以导致实际喷射的燃料量偏离期望的燃料量、增加不期望的排放的生成、导致不期望的噪音，并且潜在地导致发动机不稳定。
在Kusakabe等人的JP 6797224 B2(“'224专利”)中描述了一种示例性燃料喷射系统。'224专利中描述的燃料喷射系统可以检测喷射的燃料量的变化，并且作为响应，调节在燃料喷射器波形的吸入阶段期间使用的能量的量。尽管'224专利的系统可以有助于控制在特定喷射事件期间喷射的燃料的总量，但它可能不能解决影响阀从喷射状态返回到非喷射状态的瞬态干扰或条件。
本公开的系统和方法可以解决上述问题中的一个或多个和/或本领域中的其他问题。然而，本公开的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何特定问题的能力限定。
发明内容
在一个方面，一种燃料喷射系统可以包括燃料喷射器和控制器，该燃料喷射器具有喷射控制阀、螺线管，该螺线管在通电时被配置成修改喷射控制阀的位置。控制器可以被配置成生成用于对螺线管通电的指令、识别一个或多个喷射事件中的可变性，并且基于所识别的可变性增加供应给螺线管的能量的量。
在另一方面，一种用于降低具有喷射控制阀的燃料喷射器中的喷射可变性的方法可以包括：监测燃料喷射器以确定喷射控制阀的移动正时；识别所监测的燃料喷射器在多次燃料喷射中的阀移动正时的可变性的变化；以及基于阀移动正时的变化来改变供应以致动喷射控制阀的电流量。
在又一方面，用于包括内燃机和至少一个燃料喷射器的燃料喷射系统的控制器可以被编程以生成用于对控制阀螺线管通电的指令、确定燃料喷射器移动可变性超过移动可变性阈值，并且基于确定燃料喷射器移动可变性超过移动可变性阈值，进入可变性降低模式，在该可变性降低模式中，针对燃料喷射事件的至少一部分增加对控制阀螺线管通电的能量的量。
附图说明
图1是根据本公开的各方面的示例性燃料喷射系统的示意性横截面图。
图2是示出包括调节区域的示例性电流波形的图表，该图表可以表示图1所示的示例性系统中的电流供应。
图3A是示出在图1所示的示例性系统中在进入可变性降低模式之前和之后的燃料喷射可变性的第一实例的图表。
图3B是示出在进入可变性降低模式之前和之后的燃料喷射可变性的第一实例的图表。
图3C是示出在进入可变性降低模式之前和之后的燃料喷射可变性的第三实例的图表。
图4是描绘根据本公开的各方面的示例性燃料喷射方法的流程图。
图5是示出具有和不具有电流调节的示例性燃料喷射速率的图表，该图表可以表示用图1所示的示例性系统喷射的燃料。
具体实施方式
前面的一般描述和下面的详细描述仅是示例性和说明性的，并且不是对所要求保护的特征的限制。如本文所使用的，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”或其其他变型旨在覆盖非排他性的包括，使得包括一系列元素的方法或设备不仅包括这些元素，而且可以包括未明确列出的或这种方法或设备所固有的其他元素。在本公开中，相对术语，诸如例如“约”、“基本上”、“总体上”和“大约”用于指示所述值或特征的±10％的可能变化。
图1绘示了根据本公开的各方面的示例性燃料喷射系统10。燃料喷射系统10可以包括多个燃料喷射器12(图1中示出了一个燃料喷射器12)、与多个燃料喷射器12通信的电子控制模块(ECM)80、其中安装有燃料喷射器12的内燃机(未示出)，以及监测发动机自身的各方面和/或影响发动机性能的条件的一个或多个发动机条件传感器90。
燃料喷射器12可以是机械致动的电子控制的单元喷射器，包括容纳凸轮驱动的活塞14的主体、接收加压燃料的燃料通道18、连接在活塞14下游的燃料供应通道18、溢流阀20、控制阀24和喷射阀28。燃料喷射器12可以与ECM 80通信，以使ECM 80能够发出用于致动溢流阀20和控制阀24的指令。
溢流阀20可以是包括可在打开位置和关闭位置之间移动的阀构件的常开阀。弹簧构件22可以用于将溢流阀20偏压到打开位置。当溢流阀20打开时，溢流阀20可以允许燃料排放并且返回到燃料供应系统，防止燃料在喷射器12内加压。当处于关闭位置时，溢流阀20可以经由活塞14使燃料加压。溢流阀20可以包括用于致动溢流阀构件的溢流阀螺线管40。溢流阀螺线管40可以响应于来自ECM 80的指令而通电，该通电状态用于将溢流阀20移动到关闭位置。
控制阀24可以连接在加压燃料供应通道18和控制室36之间。控制阀24可以具有非喷射位置和与控制阀构件26相关联的喷射位置。当处于非喷射位置时，控制阀24的阀构件26可以使控制室36和用活塞14加压的燃料之间能够流体连通，用燃料填充室36。当控制阀构件26处于喷射位置时，控制室36可以通过允许室36中的燃料从燃料喷射器12排放到燃料供应系统而减压。弹簧构件22可以将控制阀24偏压到非喷射位置，使得控制阀24利用通过向控制阀螺线管42供应电流而产生的电磁力而被带到喷射位置。弹簧构件22可以形成偏压溢流阀20和控制阀24的单个元件。
ECM 80可以是控制系统10的一个或多个方面，包括内燃机的行为，的控制模块。ECM 80可以包括单个控制单元，该控制单元控制系统10的多个方面，并且如果需要，控制系统10安装在其中的机器的各方面。替代地，ECM 80可以通过彼此通信的多个单独的控制单元来实现。例如，除了操作燃料喷射器12和发动机的其他方面之外，ECM 80可以操作用于致动机器的机具的液压系统。经由编程可以使ECM 80能够生成控制燃料喷射事件的指令和降低阀正时可变性的指令(例如，趋于降低控制阀24的操作可变性的指令)。具体地，ECM 80可以被配置成通过分别向螺线管40和42供应能量来生成用于致动溢流阀20和控制阀24的指令。经由编程ECM 80还可以被配置成确定阀返回正时并且识别安装在单个发动机中的多个燃料喷射器12的特定燃料喷射器12中的阀移动(例如，阀返回)可变性。ECM 80可以响应于识别经历阀返回可变性的特定燃料喷射器12而生成降低该可变性的信号。这些信号可以在逐个喷射器的基础上生成，使得当仅这些喷射器的子集经历可变性时能够单独控制多个喷射器。因此，ECM 80可以被配置成向安装在单个发动机中的多个燃料喷射器12中的一个燃料喷射器12供应更大量的电流一段时间。
ECM 80可以体现为接收输入并且生成输出的单个微处理器或多个微处理器。ECM80可以包括存储器、辅助存储设备、诸如中央处理单元的处理器，或用于实现与本公开一致的任务的任何其他装置。与ECM 80相关联的存储器或辅助存储设备可以存储数据和软件，以允许ECM 80执行其功能，包括下面所述的关于方法400描述的功能。许多可商购的微处理器可以被配置成执行ECM 80的功能。各种其他已知的电路可以与ECM 80相关联，包括电流监测电路、信号调节电路、通信电路和其他适当的电路。
发动机条件传感器90可以包括检测内燃机的电流条件的传感器。虽然在图1中示出了单个传感器90，但如所理解的，传感器90可以表示多个不同的传感器。传感器90可以监测例如发动机转速、发动机温度、空气流量、空气压力、环境温度和/或其他条件，包括指示发动机负载的条件。ECM 80可以被配置成接收来自发动机条件传感器90的信号并且使用由这些信号表示的信息来启用用于降低喷射器阀可变性的模式(例如，可变性降低模式)，如下所述。
图2是绘示表示通过溢流阀螺线管40和控制阀螺线管42的电流量的示例性波形的图表。溢流阀电流波形202表示在喷射事件期间供应给溢流阀螺线管40的示例性电流量。控制阀波形204表示供应给控制阀螺线管42的示例性电流量。如本文所使用的，“喷射事件”是指燃料直接或间接地喷射到燃烧室，并且包括主喷射、引燃喷射和/或后喷射。在一些方面，喷射事件至少包括主喷射。
溢流阀波形202可以包括吸入部分和保持部分。吸入部分可以包括存在于波形202中的最大电流。吸入部分电流可以在溢流阀从打开转变到关闭的一段时间期间施加。溢流阀波形202的保持部分跟随吸入部分，并且可以包括小于将溢流阀保持在关闭位置的保持电流的一个或多个电流层。在图2所绘示的实例中，保持部分包括中间和最小电流水平。虽然溢流阀波形202和控制阀波形204在图2中以不同的幅度(高度)绘示，但是这些高度是示例性的，其中零安培的电流由图2左手边的波形202和204的开头表示，其示出了每个波形的开头。
与溢流阀波形202类似，控制阀波形204可以包括吸入部分(例如吸入电流206)和由中间保持电流208和最小保持电流210构成的保持部分。吸入电流206可以具有适于生成致动控制阀构件26的电动势的幅度，而中间保持电流208和最小保持210可以提供适于将控制阀构件26维持在致动喷射位置的逐渐降低的电流水平。可以维持最小保持电流210直到电流在电流214结束时达到零值。虽然吸入电流206、中间电流208和最小电流210各自被绘示为由一系列重复的最大值和最小值形成的斩波电流，但是如果需要，电流206、208和/或210中的每一个可以完全地或全部由具有更平缓的幅度变化的电流形成。
如所理解的，供应给溢流阀螺线管40和控制阀螺线管42的电流的幅度可以与所生成的用于分别将溢流阀构件和控制阀构件26拉动和保持在它们的致动位置的力的量相关。例如，较高的吸入电流206可以生成较大量的力，以使控制阀构件26克服静摩擦和其他力，以将控制阀构件26移动到喷射位置。较低水平的电流(例如，中间电流208和最小保持电流210)可以生成较小的力。在许多情况下，根据需要，这些力可足以将控制阀24维持在喷射位置。然而，由于持续的或瞬态的条件，诸如导致共振和弹簧颤动的条件，电流210在一些情况下可能不能将构件26保持在完全致动位置。
在电流214结束之后，螺线管42中的能量可以生成不再将控制阀构件26保持在喷射位置的减小量的磁力。当阀构件26从致动位置(喷射位置)返回到静止位置(非喷射位置)时，该移动可以经由感应生成续电流216。该续电流216可以呈现对应于阀构件26返回到静止位置(例如，通过接触与非喷射位置相关联的阀座)的正时的电流峰值218。电流214结束和电流峰值218之间的时间形成喷射结束延迟时间220，该延迟是在电流结束和燃料喷射的实际结束之间消逝的时间量。在一些方面，ECM 80可以被配置成监测电流波形202和204。具体地，ECM 80可以被配置成检测电流峰值218并且基于电流214结束和续电流216的峰值218之间消逝的时间量来计算延迟时间220。当一系列喷射的延迟时间220是可预测的(例如，一致的)时，ECM 80可以被编程以补偿延迟时间220，即使当延迟相对较大时。虽然在大多数情况下延迟时间220可以是一致的，但是当喷射器12经历相对高的可变性时，延迟时间220可能倾向于以不规则的方式增加和减少。例如，当延迟时间220意外地减小时，ECM 80可以补偿(例如，通过使电流214结束在随后的喷射中稍后发生)。然而，如果延迟时间220返回到预期值，则该补偿可能导致晚于预期的喷射结束。因此，在ECM 80启动可变性降低模式之前，ECM 80的补偿努力可以对可变性作出贡献。
当ECM 80确定燃料喷射器12正经历可变性，并且具体地，由于弹簧颤动或其他原因导致的与控制阀24相关联的可变性时，作为可变性降低模式的一部分，可以修改(即，增大或减小)施加在波形204中的电流量。图2绘示了波形204的实例，其中保持电流的一部分在一段时间内增加。此增加可以在施加最小保持电流的时间的一部分或全部期间发生，导致所供应的保持电流212而非电流210增加。增加的保持电流212在幅度上可以大于标准中间电流208、可以与中间电流208相同，或者可以保持小于中间电流208。
增加的保持电流212可以比最小电流210大预定的固定量，或者用ECM 80动态设置的量。当电流210以预定量增加到电流212时，电流212可以比电流210大约5％、10％、15％、20％或25％。当电流的增加被动态地设置时，ECM 80可以基于在映射或查找表中检索的值来增加电流212，如下所述。作为另一替代，ECM 80可以首先将电流212增加第一量。当发现该第一量不足以减小阀可变性时，电流212可以增加更大的第二量。如下所述，可以连续地或周期性地评估可变性，使得当可变性持续时通过增加量来提升电流210。对于动态设置的电流增加，可以对增加的电流施加限制(例如，时间限制和/或最大安培数)。
工业实用性
系统10可以用于任何内燃机，诸如液体燃料(例如柴油、汽油等)发动机、气体燃料发动机或双燃料发动机(被配置成燃烧液体燃料和气体燃料的发动机)。系统10可以用于在固定机器(例如，发电机或其他发电设备)中、在移动式机器(例如，运土设备、拖车、钻机等)中或在一个或多个燃料喷射器12可以经历可变性的其他应用中生成功率。
在喷射事件期间，当溢流阀20关闭并且凸轮向下驱动活塞14时，加压燃料通道18(图1)内的燃料压力可以增加。控制阀24可以控制控制室36内的流体(例如燃料)是否被加压。当需要喷射时，ECM 80可以使控制阀24从静止非喷射位置移动到喷射位置，在静止非喷射位置中，控制室36内存在高压流体，在喷射位置中，控制室36连接到低压燃料排放口。例如，ECM 80可以生成向螺线管42供应电能的指令，同时向螺线管40供应电流，以将控制阀24移动到喷射位置。在非喷射位置，喷射控制阀24可以阻挡燃料的喷射，因为控制室36内的加压流体防止喷嘴室32内的流体提升喷射构件组件30并且打开一个或多个喷嘴孔口。然而，当控制阀24处于喷射位置时，可以通过将控制室36与低压流体通道(例如，流体排放口)连接来允许移动喷射构件组件30。
图3A、图3B和图3C是绘示示例性阀移动时间的图表，并且在下面结合图4进行描述。图4是绘示根据本公开的各方面的用于降低燃料喷射器中的可变性的示例性方法400的流程图。
方法400可以在燃料喷射器系统10的操作期间执行以识别和降低燃料喷射器移动可变性。方法400可以包括监测阀移动的步骤402。例如，ECM 80可以监测由于控制阀构件26的移动而生成的续电流，并且基于该电流的峰值来识别返回正时。在特定实例中，在电流结束和阀返回时间之间，即喷射结束延迟时间220(图2)消逝的时间量可以由ECM 80识别和监测。图3A、图3B和图3C绘示了对于三个示例性燃料喷射器的一系列这些测量，每个相应的曲线表示一个喷射器。图3A至图3C中的每个曲线表示一段时间内多次燃料喷射的阀移动正时。虽然绘示了三个燃料喷射器的曲线，但如所理解的，可以监测特定内燃机的所有燃料喷射器。附加地，下面描述的步骤，包括校正燃料喷射器的性能的步骤，可以在不改变其余燃料喷射器的性能的情况下对单个喷射器执行。
步骤404可以包括识别喷射可变性。基于在步骤402中监测到的阀移动，可以利用ECM 80来识别这种可变性。例如，ECM 80可以评估延迟时间220的值以确定特定喷射器12的阀，诸如控制阀24，何时经历可变性。特别地，ECM 80可以计算表示单个阀移动时间的偏差的值。例如，可以通过将延迟时间220与一系列先前延迟时间220的平均值或均值进行比较来计算该偏差。在替代实例中，可以通过将喷射结束延迟时间220与预定的预期或期望延迟时间进行比较而不是将延迟时间220与多个先前识别的延迟时间220进行比较来计算偏差。偏差值可以是例如由ECM 80计算的标准偏差。
可以基于随时间计算的一个偏差值或多个偏差值来识别喷射可变性。在一个实例中，当针对一定次数的喷射(例如，5次、10次、15次、20次或更多次喷射)计算的偏差值各自超过预定偏差阈值时，或者当这些偏差值的平均值超过预定阈值时，可以识别喷射可变性。如果需要，当在一定时间段内的一定次数的喷射(诸如5次、10次、15次、20次等)表现出可变性时，可以确定可变性。如果需要，喷射的次数和/或时间段可以由机器或内燃机的操作者设置。
用于识别经历可变性的喷射器的偏差阈值可以是单个静态值或可以随时间改变的动态值。当偏差阈值是动态设置的标准偏差或表示和允许偏差的其他值时，ECM 80可以基于用传感器90测量的一个或多个条件或内燃机和/或喷射器12的计算条件来设置该值。该值可以存储在映射或查找表中，该映射或查找表允许预定偏差阈值基于喷射量(例如，待由喷射器12喷射的期望燃料量)而改变。例如，当喷射的燃料量减少时，映射或查找表可以使预定偏差阈值的值增加。因此，阈值的值可以随着喷射量的增加而减小。预定偏差可以基于用传感器90测量的其他条件而改变，诸如发动机转速、发动机负载、发动机温度和/或其他条件。
图3A至图3C是绘示三个燃料喷射器的一系列示例性阀移动(例如，返回)时间的图表。图3A中表示的第一喷射器经历持续的可变性。图3B中表示的第二燃料喷射器经历间歇的可变性。为了比较的目的，图3C绘示了稳定且不经历可变性的燃料喷射器的阀移动时间。在图3A至图3C中，增加的可变性由特定时间段内的幅度的更大变化来表示。
具有持续的可变性的第一燃料喷射器在图3A中展现了高可变性区域302，该高可变性区域302继续直到正时320，这将在下面描述。根据步骤404的上述执行，ECM 80可以基于高可变性区域302识别喷射可变性。具有间歇的可变性的第二燃料喷射器在图3B中展现出跟随稳定区域306的高可变性区域308。ECM 80还可以识别经历间歇的或突然的可变性的喷射器中的可变性，如区域308所表示的。
由区域308表示的可变性的开始可以由改变发动机参数、物理干扰或随时间变化的其他条件引起。这些条件可以在喷射器12中引入共振，并且特别是可以在弹簧22中引起共振，该弹簧22偏压控制阀24。这种共振可以是间歇的或持续的。附加地，持续的可变性可能与其他原因或附加原因相关联。
修改喷射电流的步骤406可以响应于喷射器可变性，并且特别是与控制阀24相关联的可变性的识别而执行。在一些方面中，修改可以倾向于在电流波形的一些或全部保持部分期间增加喷射电流。例如，ECM 80可以使电流从标准(最小)电流水平210增加到增加的电流水平212(图2)。虽然图2绘示了在整个最小保持电流水平下发生的这种修改，但是如果需要，可以仅在该时间段的一部分内供应增加的电流。在另一替代中，除了在供应保持电流208之后立即供应的电流之外，可以在中间保持电流208期间施加增加的电流水平。
在图3A至图3C中，ECM 80在正时320进入上述可变性降低模式。因此，正时320之前(图3A至图3C中正时320的左边)的阀移动正时表示当供应最小电流水平210时可能发生的可变性。正时320之后(到正时320的右边)的阀移动正时表示阀移动和一系列喷射的可变性，其中电流210被改变(例如，增加到保持电流212或不同于标准电流210的另一值)。如所理解的，图3A至图3C中的正时320不一定表示ECM 80进入可变性降低模式的正时。例如，通过一旦确定可变性就进入可变性降低模式，ECM 80可以在早于升压正时320的正时开始为与高可变性区域302、高可变性区域308或两者相关联的燃料喷射器供应增加的电流。
如图3A和图3B所绘示的，电流的增加可能足以降低经历一致可变性的燃料喷射器的可变性，并且降低经历间歇的可变性的燃料喷射器的可变性。这通过高可变性区域302到稳定区域304的转变以及从高可变性区域308到稳定区域310的变化来说明。
如上所指示的，为了比较的目的，图3C包括第三稳定燃料喷射器的表示。该稳定燃料喷射器可以具有与高可变性区域302和高可变性区域308相比一致的喷射器移动，如稳定区域312所绘示的。如图3C所表示的，在正时320处对该一致的喷射器应用可变性降低模式导致另一稳定区域314。因此，将可变性降低模式应用于经历很少或不经历可变性的喷射器不会不利地影响喷射器的操作。
在步骤408中，在施加增加量的保持电流一段时间之后，ECM 80可以评估是否已经校正了可变性。这可以通过评估喷射器的电流量可变性来确定。如果该可变性在预定时间段内低于一定水平，则ECM 80可以确定该可变性已被解决。响应于该确定，可以中断可变性降低模式，并且保持电流量可以返回到标准水平。这可以导致能量消耗降低并且避免可以与螺线管42内的增加的电流相关联的增加的热量。
附加地或替代地，ECM 80可以通过响应于一个或多个发动机条件。诸如用传感器90测量的条件，终止可变性降低模式而返回到标准喷射电流。例如，ECM 80可以在诸如发动机转度变化或发动机负载变化的瞬态条件期间返回到标准喷射电流。类似地，在步骤406中，ECM 80可以基于系统电压和/或温度条件延迟或拒绝进入可变性降低模式。例如，当系统电压不适于增加电流时或当温度低时(例如，在寒冷条件期间或在启动时)，ECM 80可以拒绝进入。
虽然步骤402、404、406和408以示例性顺序描述，但如所理解的，这些步骤中的一个或多个可以以不同的顺序或者以部分或完全重叠的方式来执行。
图5绘示了当应用于经历阀移动正时可变性的燃料喷射器时，可变性降低模式的示例性效果。在图5中，垂直轴表示喷射速率，并且水平轴表示时间。因此，每条曲线下的面积表示在喷射事件期间喷射的燃料总量。未校正的喷射速率510对应于当前经历可变性的燃料喷射器的燃料喷射速率。校正的喷射速率512表示在可变性降低模式期间一旦ECM 80增加控制阀28的保持电流时喷射的燃料量。
如图5所示，未校正的喷射速率510可以小于与校正的喷射速率512相对应的期望喷射量。这可以例如由弹簧构件22中的破坏(例如，共振)引起，该弹簧构件22允许控制阀24在早于期望的正时开始从致动(喷射)位置返回到静止或非喷射位置。如上所述，由喷射速率512表示的期望喷射量可以通过在保持层的一部分期间增加保持电流量来实现。然而，系统10和方法400可以适于解决其他类型的喷射器可变性。虽然图5绘示了喷射量小于期望喷射量的实例，但是系统10和方法400同样可以应用于导致大于期望燃料量的喷射的喷射可变性。
虽然系统10在上面被描述为包括机械致动的电子控制的单元喷射器，但是燃料喷射器12可以替代为共轨燃料喷射器、气体燃料喷射器或另一类型的燃料喷射器，包括仅包括单个螺线管控制阀的喷射器。燃料喷射器12可以包括多个弹簧偏压阀，其中溢流阀20控制阀24是此类阀的实例，这些阀由相同的弹簧构件偏压。然而，如果需要，系统10可以应用于具有偏压相应阀的多个弹簧的系统。
所公开的系统和方法可以用于识别和降低喷射器可变性，包括与阀返回时间的偏差相关联的可变性，并且特别是从电流结束到喷射结束所消逝的时间量的可变性。降低喷射器可变性可以实现对燃料喷射器量的精确控制，从而利用内燃机生成期望的功率量。降低的喷射器可变性可以使对发动机排放的控制增加，防止不期望的化合物的生成和释放。附加地，用ECM控制可变性降低模式可以避免不必要地应用可变性降低模式、减少所消耗的能量的量并且将该模式仅针对将受益于所供应的电流量的变化的喷射器。
对于本领域技术人员来说，显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可对本公开的系统和方法进行各种修改和变化。考虑到说明书和本文所公开的系统和方法，该系统和方法的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和实例旨在被认为仅是示例性的，本公开的真实范围由所附权利要求及其等同物指示。

Claims (10)

1.一种燃料喷射系统，包括：
燃料喷射器，所述燃料喷射器具有：
喷射控制阀；以及
螺线管，所述螺线管在通电时被配置成修改所述喷射控制阀的位置；以及
控制器，所述控制器被配置成：
生成用于对所述螺线管通电的指令，
识别一个或多个喷射事件中的可变性，以及
基于所识别的可变性，增加供应给所述螺线管的能量的量。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射系统，其中所述燃料喷射器还包括溢流阀。
3.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统，其中所述控制器被配置成在燃料喷射的保持部分期间增加供应给所述螺线管的所述能量的量。
4.根据权利要求3所述的燃料喷射系统，其中在所述燃料喷射的所述保持部分期间供应给所述螺线管的增加的电流量小于在所述燃料喷射的吸入部分期间应用于所述螺线管的电流量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统，其中所述控制器被配置成为多个喷射事件增加供应给所述螺线管的所述能量的量。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统，其中增加的能量的量对应于通过所述螺线管的电流量的增加，所述增加比通过所述螺线管的标准电流量大至少约5％。
7.一种用于降低具有喷射控制阀的燃料喷射器中的喷射可变性的方法，所述方法包括：
监测燃料喷射器以确定所述喷射控制阀的移动正时；
识别所监测的燃料喷射器在多次燃料喷射中的阀移动正时的可变性的变化；以及
基于所述阀移动正时的所述变化来改变供应以致动所述喷射控制阀的电流量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中基于利用所述喷射控制阀生成的续电流来监测燃料喷射器。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其中所述移动正时的所述变化是当所述喷射控制阀从喷射位置移动到非喷射位置时的所述可变性的变化。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述燃料喷射器被包括作为安装在内燃机中的多个燃料喷射器中的一个燃料喷射器，其中执行识别所述多个燃料喷射器中的所述一个燃料喷射器的所述阀移动正时的所述变化，其中与所述多个燃料喷射器中的其他燃料喷射器相比，电流量的变化使得所述一个燃料喷射器具有更高的电流量。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240044299A1 (en) * 2022-08-03 2024-02-08 Caterpillar Inc. Fuel injector control system and method

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9225622D0 (en) * 1992-12-08 1993-01-27 Pi Research Ltd Electromagnetic valves
US5678521A (en) * 1993-05-06 1997-10-21 Cummins Engine Company, Inc. System and methods for electronic control of an accumulator fuel system
SE515565C2 (sv) * 1995-07-17 2001-08-27 Scania Cv Ab Metod för reglering av samt detektering av läget hos en solenoidpåverkad armatur
JP3562125B2 (ja) 1996-04-05 2004-09-08 日産自動車株式会社 筒内直噴式内燃機関用燃料噴射弁の駆動回路
GB0104215D0 (en) * 2001-02-21 2001-04-11 Delphi Tech Inc Control method
US6766241B2 (en) * 2001-12-26 2004-07-20 Deere & Company Fuel injection control system
JP3972881B2 (ja) * 2003-09-30 2007-09-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
US7383119B2 (en) 2006-04-05 2008-06-03 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling valves during the stop of an engine having a variable event valvetrain
JP2007023836A (ja) * 2005-07-13 2007-02-01 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
WO2013191267A1 (ja) * 2012-06-21 2013-12-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
JP2013137028A (ja) 2013-03-01 2013-07-11 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置及び方法
JP6090112B2 (ja) * 2013-10-30 2017-03-08 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
JP6124834B2 (ja) 2014-04-09 2017-05-10 株式会社アドヴィックス 車両制御装置
JP6350226B2 (ja) * 2014-11-05 2018-07-04 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP7110736B2 (ja) * 2018-05-31 2022-08-02 株式会社デンソー 燃料噴射弁の制御装置、及び燃料噴射システム
JP7109589B2 (ja) * 2018-12-19 2022-07-29 日立Astemo株式会社 燃料噴射制御装置
JP6797224B2 (ja) 2019-02-25 2020-12-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置の駆動装置および燃料噴射システム
US10941738B1 (en) * 2020-01-13 2021-03-09 Caterpillar Inc. Method and system for spill valve movement detection
JP7303764B2 (ja) 2020-02-28 2023-07-05 日立Astemo株式会社 高圧燃料ポンプの制御装置
JP7245386B2 (ja) * 2020-03-16 2023-03-23 日立Astemo株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法

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