專利名稱：低發熱量的燃料噴射系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃料噴射系統，其能將碳氫化合物(HC)等未燃燒的氣體輸送到發動機的排氣中。
背景技術：
現有技術中存在一種公知的燃料噴射系統，其用于將未燃燒的氣體輸送到發動機排氣中，以便于對布置在排氣通道內的微粒過濾器執行再生、或者對布置在排氣通道內的催化器進行快速加熱。現有技術中，在常規噴射之后執行二次噴射的技術也是公知的，該技術被作為向發動機廢氣中供應未燃氣體的措施。舉例來講，常規噴射過程是一個由主噴射過程組成的單次噴射，或者是一種多級噴射過程，這樣的噴射過程是由先導噴射和主噴射組成的。執行常規噴射的目的是為了使發動機產生扭矩。例如，二次噴射是在上死點之后的20°-50°曲軸轉角(20-50°CA)處執行的。
在二次噴射過程中，燃油是在發動機的膨脹沖程中供入的。因而，燃燒會變得不穩定，并產生大量的未燃燒氣體(HC)。在排氣通道內布置的微粒過濾器或催化器中，未燃燒的氣體被引燃，從而能對微粒過濾器執行再生、或對催化器執行快速加熱。
用于控制噴油器的控制裝置包括噴射控制裝置和噴油器驅動裝置。噴射控制裝置是電子控制單元(ECU)的一個功能模塊。噴油器驅動裝置是電子驅動單元(EDU)的一個功能部件，或者是一噴油器驅動電路。噴射控制裝置對應于發動機的工作狀態計算出噴射型式、噴射正時、以及噴射量或噴射時長，并為每次噴射輸出指令信號(噴油器驅動信號)。噴油器驅動裝置響應于從ECU輸出的指令信號向噴油器的致動器(例如是電磁閥)提供驅動動力。
由于噴油器驅動裝置是一種用于在每此噴射時向噴油器輸送驅動電流的電路，所以，其會產生大量的熱。因而，需要抑制噴油器驅動裝置的發熱。尤其來講，在采用多級噴射的情況下，為了在一個壓縮沖程中執行多次燃油噴射，噴射的執行次數是很大的，從而會產生大量的熱。
另外，噴射的執行次數也與發動機的轉速成正比。因而，噴油器驅動電路的發熱量與發動機轉速也為正相關關系。因而，隨著發動機轉速的升高，噴油器驅動電路的發熱量也會隨之增大。在某些情況下，發動機轉速的上限就是由噴油器驅動電路的發熱量限度設定的。
如果在非常希望抑制噴油器驅動電路發熱的情況下執行二次噴射，則除了要抑制常規噴射的發熱之外，還需要抑制由于執行二次噴射而產生的熱量。因而，在執行二次噴射的期間內，尤其需要抑制噴油器驅動電路的發熱。
例如在平9-060541號日本待審專利申請中所公開的那樣，采用這樣一種技術來抑制噴油器驅動裝置的發熱量如果發動機的工作狀態處于特定的區間，則暫停執行噴射，在所述特定區間內，發動機的轉速很高，但發動機的負荷卻很輕。例如在平8-232740號日本待審專利申請中公開了采用另一種技術來抑制噴油器驅動裝置發熱量的內容，該技術為當發動機達到一定的加速狀態時，如果共軌壓力高于目標值預定的數值量或更高，則暫停執行噴射。
但是，上述的技術是被應用在某些與執行二次噴射狀況顯著不同的情況中。因而，這些技術不能抑制噴油器驅動電路在執行二次噴射時的發熱。
發明內容
因而，本發明的一個目的是提供一種燃料噴射系統，其能抑制噴油器驅動裝置在執行二次噴射時的發熱量。
根據本發明的一個方面，一種燃料噴射系統的噴射控制裝置在輸出常規噴射指令信號之后，在執行二次噴射操作的期間，間歇地實行一種暫停二次噴射的模式，用于暫停輸出二次噴射指令信號，其中，執行二次噴射是為了向發動機的廢氣中輸送未燃燒氣體。因而，在執行二次噴射的過程中，二次噴射操作被間歇性地暫停。結果就是，可對噴油器驅動裝置在執行二次噴射期間的發熱進行抑制。
在研究了如下的詳細描述、后附的權利要求、以及附圖之后，可清楚地了解一種實施方式的特征和優點、以及相關部件的工作方法和功能，其中，所述的詳細描述、權利要求書和附圖都作為該申請文件的組成部分。在附圖中圖1A中的示意圖表示了根據本發明一實施方式的燃料噴射系統；圖1B中的剖視圖表示了根據上述實施方式燃料噴射系統中的供油泵；圖1C是根據所述實施方式的燃料噴射系統中的供油泵的剖視圖；圖2A是根據所述實施方式的燃料噴射系統中的噴油器的縱向剖視圖；圖2B是根據所述實施方式的燃料噴射系統中的噴油器的另一縱向剖視圖；圖2C是根據所述實施方式的燃料噴射系統中的噴油器的又一縱向剖視圖；圖3是根據所述實施方式的燃料噴射系統中的噴油器驅動電路和電子控制單元的電路圖；圖4A中的時序圖表示了根據所述實施方式的燃料噴射系統所執行的噴射率模式；圖4B中的時序圖表示了現有燃料噴射系統所執行的噴射率模式；圖4C中的時序圖表示了所述實施方式的燃料噴射系統所執行的噴射率模式；圖5中的時序圖表示了共軌壓力的變化狀況、以及根據所述實施方式的燃料噴射系統中供油泵對燃油的加壓供應工作；以及圖6中的圖線表示了發動機轉速和所述實施方式燃料噴射系統的噴油器驅動電路發熱量之間的相互關系。
具體實施例方式
參見圖1A，圖中表示了根據本發明一實施方式的燃料噴射系統1。如圖1A所示，該實施方式的燃料噴射系統1是一種蓄壓型燃料噴射系統，其包括一共軌2，其作為壓力蓄積容器而容蓄著高壓燃油。燃料噴射系統1將燃油從共軌2中噴射到發動機3的各個氣缸中。
燃料噴射系統1包括一供油泵4、共軌2、噴油器5、以及控制裝置6。供油泵4對燃油進行加壓。共軌2蓄積著由供油泵4加壓后的高壓燃油。噴油器5被安裝到發動機3的各個氣缸上，其將蓄積在共軌2中的高壓燃油噴射到發動機3的各個氣缸中。控制裝置6對燃料噴射系統1執行驅動和控制。向發動機3各個氣缸#1、#2、#3、#4、#5、以及#6執行燃油噴射的次序被表示在圖4C和圖5中。
如圖1A所示，供油泵4包括一高壓施加部分11、一低壓泵13、以及一供油泵驅動軸。高壓施加部分11對燃油執行加壓，并將燃油壓供到共軌2中。低壓泵13將燃油從燃料箱12中抽吸出來，并將燃油輸送到高壓施加部分11中。供油泵驅動軸利用從發動機3曲軸傳遞來的發動機扭矩來驅動高壓施加部分11和低壓泵13。由于供油泵驅動軸的轉速是曲軸轉速的1/2，所以，在發動機3轉動兩圈期間供油泵的驅動軸只轉一圈。
高壓施加部分11包括第一高壓泵元件14和第二高壓泵元件15、一套凸輪機構16、以及第一和第二抽吸控制閥。第一、第二高壓泵元件14、15對燃油執行加壓，并將燃油加壓供送到共軌2中。凸輪機構16驅動第一、第二高壓泵元件14、15。第一、第二抽吸控制閥對低壓泵13輸送到第一、第二高壓泵元件14、15中的燃油量進行調節。控制裝置6對輸送到第一、第二供油泵元件14、15中的燃油量執行調控，以使共軌2的燃油壓力(共軌壓力PC)符合于燃油噴射壓力的要求，其中，燃油噴射壓力與發動機3的工況相對應。
如圖1B所示，第一高壓泵元件14包括一第一短柱塞17、一第一長柱塞18、以及一第一柱塞套19。第一短柱塞17和第一長柱塞18對燃油執行加壓。第一柱塞套19可滑動地容納著第一短柱塞17和第一長柱塞18。第一短柱塞17的一個端面面對著第一長柱塞18的一個端面。第一短柱塞17與第一長柱塞18相互面對著的兩個端面與第一柱塞套19的內周面圍成了一個第一加壓室20，用于容納并加壓燃油。第一加壓室20反復地膨脹和收縮，以便于重復地執行對燃油的抽吸和壓供操作。
第一短柱塞17被制成這樣其縱向軸線方向的長度小于第一長柱塞18的尺寸，且第一加壓室20被形成為其位置偏離第一柱塞套19的中心。因而。這將有利于形成一條與第一加壓室20的抽吸端口相連通的燃料通道。在第一短柱塞17和第一長柱塞18的另一端面上都制有第一接觸靴22，用于接納第一凸輪滾子21，以使得第一凸輪滾子21能以滑擦的形式轉動。第一接觸靴引導件23保持著第一接觸靴22，以使得第一接觸靴22能以滑動的形式往復運動。
如圖1C所示，第二供油泵元件15與第一供油泵元件14類似，也包括一第二短柱塞24、一第二長柱塞25、以及一第二柱塞套26，并形成一第二加壓室27。與第一接觸靴22相同，第二接觸靴29被制成用于接納第二凸輪滾子28，以使得第二凸輪滾子28可按照滑擦的形式轉動。第二接觸靴引導件30保持著第二接觸靴29，以使得第二接觸靴29以滑動的方式往復運動。如圖1B和圖1C所示，第二高壓泵元件15和第一高壓泵元件14之間具有90°的夾角，且兩高壓泵元件14、15沿著軸向或供油泵驅動軸的旋轉軸線方向分開布置。
如圖1B和圖1C所示，凸輪機構16是由內凸輪32和第一、第二凸輪滾子21、28構成的。內凸輪32具有一橢圓筒形狀的凸輪面31，該凸輪面被制成與供油泵驅動軸同軸。第一凸輪滾子21和第二凸輪滾子28被驅動著沿凸輪面31旋轉。當壓供燃油時，第一凸輪滾子21或第二凸輪滾子28受到凸輪面31的推壓，第一凸輪滾子21或第二凸輪滾子28向內頂推第一短柱塞17和第一長柱塞18、或第二短柱塞24和第二長柱塞25。當抽吸燃油時，第一凸輪滾子21或第二凸輪滾子28被第一短柱塞17和第一長柱塞18、或第二短柱塞24和第二長柱塞25向外推，且第一凸輪滾子21或第二凸輪滾子28被頂壓到凸輪面31上。
下面將基于圖1B、1C和圖5對供油泵4的工作過程進行介紹。圖1B表示了第一短柱塞17和第一長柱塞18的位置最為靠近時的狀態-即第一加壓室20容積最小時的狀態。在圖1B所示的狀態中，加壓供送工作結束，即將開始執行將燃油吸入到第一加壓室20中的操作。圖1C表示了第二短柱塞24和第二長柱塞25相距最遠時的狀態-即第二加壓室27的容積為最大時的狀態。在圖1C所示的狀態中，吸入預定量燃油的操作結束。在圖1B和圖1C所示的狀態中，內凸輪32的轉角RA為0°。內凸輪32的轉動方向在圖1B和圖1C中是逆時針方向。
圖5中的信號L1指代圖1B中所示運動點α1與基準點α2之間的距離。如圖1B所示，運動點α1代表凸輪面31上的一個點，其隨著內凸輪32的轉動而移動，該位置點位于第一柱塞套19的軸線方向上，并面對著第一凸輪滾子21。如圖1B所示，基準點α2代表一固定點，其位于供油泵4的預定位置處。圖5中的信號L2代表圖1C中一類似運動點β1與一類似基準點β2之間的距離。圖1B表示了當轉角RA為0°時運動點α1與基準點α2所處的位置。圖1C表示了當轉角RA為0°時運動點β1與基準點β2所處的位置。圖1B中運動點α1與基準點α2之間的距離L1為最大值。圖1C中運動點β1與基準點β2之間的距離L2為最小值。
如圖5所示，當轉角RA從0°變化到90°時，第一高壓泵元件14中距離L1就從最大值變到最小值。與此同時。將燃油吸入到第一加壓室20中的操作結束，第一凸輪滾子21與凸輪面31分離開。當轉角RA從0°變到90°時，第二高壓泵元件15中的距離L2就從最小值變到最大值。與此同時，第二凸輪滾子28與凸輪面31相接觸，開始對第二短柱塞24和第二長柱塞25執行頂壓。因而，開始執行將燃油從第二加壓室27壓供出去的操作。當轉角RA變為90°時，第二加壓室27的加壓供油操作結束，燃油開始被抽吸到第二加壓室27中。因而，如圖5所示，在一個非加壓供送期N1之后，緊跟著一個加壓供送期F1，在此期間，第二高壓泵元件15執行第一加壓供送操作。
當轉角RA從90°變到180°時，第一高壓泵元件14中的距離L1從最小值變到最大值。與此同時，第一凸輪滾子21開始與凸輪面31相接觸，從而開始推頂第一短柱塞17和第一長柱塞18。因而，第一加壓室20開始對燃油執行加壓供送操作。當轉角RA變為180°時，第一加壓室20的加壓供送操作結束，開始執行對燃油的抽吸操作。當轉角RA從90°變到180°時，第二高壓泵元件15中的距離L2從最大值減小到最小值。因而，將燃油抽吸到第二加壓室27中的操作結束，第二凸輪滾子28與凸輪面31分離開。因而，在非加壓供送期N2之后，緊跟著一個加壓供送期F2，在此期間，第一高壓泵元件14執行第二加壓供送操作。
當轉角RA從180°變到270°時，第一、第二高壓泵元件14、15重復執行在轉角RA從0°變到90°時所執行的工作過程。因而，在非加壓供送期N3之后存在一個加壓供送期F3，在此期間，由第二高壓泵元件15執行第三加壓供送操作。當轉角RA從270°變為260°時，第一、第二高壓泵元件14、15所執行的操作與轉角從90°變到180°時所執行的操作相同。因而，一加壓供送期N4之后緊跟著一個加壓供送期F4，在此期間，由第一高壓泵元件14執行第四加壓供送操作。
這樣，如圖5所示，在供油泵驅動軸轉動一圈的過程中-也就是說，在發動機3的兩轉周期間，共執行了四次加壓供送操作，或者也可以說供油泵4的第一、第二高壓泵元件14、15交替地分別執行了兩次加壓供送操作。
共軌2構成了從供油泵4通向各個噴油器5的一部分燃油管，并以與噴射壓力對應的高壓蓄積著燃油。如圖1A所示，共軌2與一燃油道35相連接，燃油經燃油道35從供油泵4輸送來，共軌還與多條燃油通道36相連接，燃油經這些通道輸送到各個氣缸上安裝的噴油器5中。在共軌2上安裝有一個共軌壓力傳感器37，其用于對共軌2中的壓力(共軌壓力PC)進行檢測。共軌壓力傳感器37向控制裝置6輸出代表共軌壓力的信號。
噴油器5是一種由磁力驅動的電磁噴射閥，其中的磁力是由從噴油器驅動電路8輸送來的驅動電力感應而生的。如圖2A到圖2C所示，噴油器5包括一閥主體40和一電磁閥41。閥主體40利用一針閥38開啟或關閉一噴射孔39，以便于開始或停止燃油噴射。電磁閥41是用于觸發閥主體40的致動器。下文中，針閥38開啟噴射孔39的方向被稱為噴射孔開啟方向，針閥38封閉噴射孔39的方向被稱為噴射孔關閉方向。如圖1A所示，由于本實施方式中的發動機3具有六個氣缸，所以燃料噴射系統包括六個噴油器5。
閥主體40包括用于開啟和封閉噴射孔39的針閥38；一活塞42，其承受燃油的背壓，并在關閉噴射孔的方向上對針閥38執行偏壓；一彈簧43，其在噴射孔關閉方向上對針閥38施加偏壓作用；以及一殼體部分44，其用于容納針閥38、活塞42、以及彈簧43。噴射孔39被設置在殼體部分44的頂端處。
針閥38被容納在殼體部分44的末端部分中，且在開啟噴射孔的方向上受到一燃油蓄池45中燃油的流體壓力作用，其中的燃油蓄池被制在殼體部分44的頂端處。燃油蓄池45通過制在殼體部分44中的燃油通道46、47、以及燃油通道36與共軌2相通，其中的燃油通道將共軌2與噴油器5連接起來。當噴射孔39被敞開時，燃油蓄池45經噴射孔39與發動機氣缸相通。
活塞42通過一壓力銷48與針閥38同軸地連接著，且與針閥38一道在殼體部分44中運動。活塞42被容納在殼體部分44的后端中。活塞42受到背壓控制室49中燃油的背壓作用，而在噴射孔關閉方向上受到偏壓，其中的背壓控制室49被制在殼體部分44的后端部中。背壓控制室49通過一輸入側孔口50與燃油通道46相通，并通過一輸出側孔口51通向電磁閥41的內部。
輸入側孔口50的直徑被設定為小于輸出側孔口51的直徑。因而，通過開啟和關閉輸出側孔口51就可以控制背壓。更具體來講，當輸出側孔口51開啟時，從背壓控制室49排出的燃油量就變得大于輸入到背壓控制室49中的燃油量。因而，背壓會降低。如果輸出側孔口51關閉，背壓控制室49就停止排出燃油，但輸入側孔口50繼續輸入燃油，從而會使背壓升高。
彈簧43被夾置在針閥38與活塞42之間。彈簧43的后端被接合到殼體部分44上，其前端則接合到針閥38的后端上。彈簧43利用其彈性力將針閥38偏壓向關閉噴射孔的方向。
電磁閥41包括一電磁線圈70、一閥件52、以及彈簧53等部件。當利用噴油器驅動電路8向電磁線圈70供電時，電磁線圈70會產生磁力。當閥件52受到磁力作用時，其會開啟背壓控制室49的輸出側孔口51。彈簧53在關閉輸出側孔口51的方向上對閥件52施加偏壓作用。在電磁閥41中形成一燃油通道54，其通過排流口55與燃料箱12連通。閥件52開啟和關閉輸出側孔口51，以便于對背壓控制室49中的背壓執行控制。
下面將基于圖1A和圖2A到圖2C介紹噴油器5的工作過程。
如圖1A所示，共軌2中的高壓燃油經燃油通道36輸送到閥主體40中。如圖2A所示，輸入到閥主體40中的燃油通過燃油通道46、47進入到燃油蓄池45中，同時也通過燃油通道46和輸入側孔口50進入到背壓控制室49中。當利用閥件52封閉輸出側孔口51時，在噴射孔關閉方向的的偏壓力大于噴射孔開啟方向上的偏壓力，其中，前一偏壓力是作用在活塞42上的背壓與彈簧43彈性力的總和，后一偏壓力是燃油蓄池45的流體壓力。因而，噴射孔39被針閥38保持封閉，此時不執行燃油噴射。
如果開始向電磁線圈70供電，則電磁線圈70所產生的磁力就將超過彈簧53的彈性力，從而如圖2B所示那樣，閥件52開啟輸出側孔口51。因而，背壓控制室49中經輸出側孔口51排出的燃油就變得大于從輸入側孔口50輸入的燃油，由此使背壓降低。當噴射孔關閉方向上的偏壓力小于噴射孔開啟方向上的偏壓力時，針閥38上升而開始從噴射孔39噴射燃油，其中，前一偏壓力是活塞42上所受背壓與彈簧43彈性力的合力，后一偏壓力是燃油蓄池45中的流體壓力。
而后，如果電磁線圈70斷電，則就如圖2C所示那樣，閥件52受到彈簧53彈性力的偏壓而將輸出側孔口51關閉。這樣，背壓控制室49停止排出燃油，但燃油繼續從輸入側孔口50輸入，從而使背壓升高。如果噴射孔關閉方向上的偏壓力變得大于噴射孔開啟方向上的偏壓力時，針閥38下降而停止從噴射孔39噴射燃油，其中，前一偏壓力是活塞42上所受背壓與彈簧43彈性力的合力，后一偏壓力是燃油蓄池45中的流體壓力。
如圖1A所示，控制裝置6包括一電子控制單元(ECU)7、噴油器驅動電路8等部件。ECU7輸出各種指令信號，用于控制供油泵4、噴油器5等。噴油器驅動電路8響應于從ECU7輸出的指令信號，向噴油器5的電磁閥41輸送驅動動力。ECU7作為噴射控制裝置，可輸出用于執行常規噴射的常規噴射指令信號，并可輸出二次噴射指令信號，以便于在常規噴射之后執行二次噴射，由此將未燃燒氣體輸送到廢氣中，而常規噴射則是為了獲得發動機的扭矩。噴油器驅動電路8作為噴油器驅動裝置，用于響應于ECU7發出的指令信號向電磁閥41供電。
ECU7具有一計算機，其包括一中央處理單元(CPU)、一存儲器件、一輸入裝置、一輸出裝置等。ECU7從各個傳感器接收傳感器信號，并根據傳感器信號生成并輸出各種指令信號。因而，供油泵4的加壓供送操作、噴油器5的燃油噴射工作等都是可控的。
舉例來講，在對常規噴射執行控制的過程中，ECU7根據從傳感器輸出的信號而計算出噴射正時和噴射時長，其中的傳感器例如是發動機轉速傳感器56和加速計位置傳感器57，這些傳感器可感測發動機3的工作狀態。ECU7基于判缸傳感器58輸出的傳感器信號而確定出要對那一個氣缸(特定氣缸)執行燃油噴射。然后，ECU7產生出常規噴射指令信號，用于向安裝在特定氣缸上的噴油器5的電磁閥41加電。
如圖4A所示，在該實施方式中，常規噴射是分兩個分開的階段進行的，以便于抑制噴射率R在噴射開始時突然升高，從而降低燃燒噪音和振動。更具體來講，常規噴射被劃分為第一階段的前導噴射B和第二階段的主噴射A，其中的前導噴射是為了噴射少量的燃油，而主噴射則是為了噴射絕大部分燃油。因而，分別為前導噴射B和主噴射A計算出噴射正時和噴射時長，且分別為主噴射B和前導噴射A產生出常規噴射指令信號。
如圖4A所示，在對二次噴射C執行控制時，ECU7根據安裝在廢氣凈化系統中的各個傳感器所輸出的信號、判斷是否應當執行將未燃氣體輸送到廢氣中的二次噴射操作。ECU7根據從判缸傳感器58輸出的指令信號，判斷所述特定氣缸是否屬于可被執行二次噴射C的氣缸。如果判斷出應當執行二次噴射，且特定氣缸即為可執行二次噴射C的氣缸，則ECU7就根據上述的傳感器信號計算出噴射正時和噴射時長，并生成二次噴射指令信號，用于向安裝在特定氣缸上的噴油器5的電磁閥供電(下文中，噴射指令信號-例如常規噴射指令信號和二次噴射指令信號都被稱為噴油器驅動信號)。
廢氣凈化系統清除掉廢氣中所含的微粒物質，并凈化掉氧化氮、一氧化碳等氣體。廢氣凈化系統包括一用于清除微粒物質的過濾器(微粒過濾器)、一用于凈化氧化氮、一氧化碳等氣體的催化轉化器、以及其它的部件。從發動機3排出的廢氣首先流經微粒過濾器。因而，微粒物質會被清除掉。隨后，廢氣流經催化轉化器。這樣就能凈化掉氧化氮、一氧化碳等氣體。所安裝的各種傳感器包括一壓力傳感器，其跨接在微粒過濾器的上游側和下游側，用于檢測廢氣流經微粒過濾器的壓力差；一溫度傳感器，其被安裝在微粒過濾器與催化器之間，用于檢測廢氣的溫度；以及其它的傳感器。
在二次噴射C過程中噴入的燃油并不在氣缸中爆燃，而是作為未燃氣體被輸送到廢氣凈化系統中。如圖4B和圖4C所示，某一特定氣缸中的二次噴射C是緊跟在下一氣缸的前導噴射B之后執行的，且其后緊隨著下一氣缸的主噴射A。下一氣缸是指其常規噴射操作在特定氣缸的常規噴射操作之后的那一氣缸。在圖4B和圖4C中，氣缸#1、#2、#3、#4、#5、#6中的主噴射分別被標注為A1、A2、A3、A4、A5、A6，前導噴射被分別標注為B1、B2、B3、B4、B5、B6。在圖4B所示的現有技術中，各個氣缸#1、#2、#3、#4、#5、#6的二次噴射C被分別標注為C1、C2、C3、C4、C5、C6。圖4C所示本實施方式中各個氣缸#1、#2、#3、#4、#5、#6的二次噴射C被標注為C3′、C6′。
ECU7基于計算出的噴射正時和噴射時長向噴油器驅動電路8輸出噴油器驅動信號。更具體來講，當達到噴射時刻時，ECU7輸出噴油器驅動信號，當噴射時長結束時，停止輸出噴油器驅動信號。
為各個氣缸生成了噴油器驅動信號，并將這些驅動信號輸出向各個噴油器驅動電路8，在圖3中，這些驅動信號被標注為IJT#1、IJT#2、IJT#3、IJT#4、IJT#5、IJT#6。噴油器驅動信號IJT#1、IJT#2、IJT#3、IJT#4、IJT#5、IJT#6分別是氣缸#1、#2、#3、#4、#5、#6的信號。信號IJT#1、IJT#2、IJT#3、IJT#4、IJT#5、IJT#6被合成為只有當特定氣缸的驅動信號變為H(高)電平時才向安裝在特定氣缸上的噴油器5的電磁閥供電。圖3中的信號IJf1代表一異常診斷信號，該信號表達的意思為向電磁閥41執行的加電操作是否正常。
如圖3所示，噴油器驅動電路8包括一高電壓發生電路59、驅動晶體管61、控制電路60、電流檢測電阻62等。高電壓發生電路59從電池輸入能量，并產生出驅動電流，用于向噴油器5的電磁閥41供電。驅動晶體管61將驅動電流從高電壓發生電路輸送給特定氣缸上安裝的噴油器5的電磁閥41。控制電路60觸發驅動晶體管61，并對輸送給電磁閥41的驅動電流進行控制。電路檢測電阻62監控著驅動電流的供應是否出現任何異常。
高壓發生電路59包括兩個電容器、兩個充電晶體管、兩個大電流晶體管、兩個恒流晶體管等。電容器從電池輸入能量，并被充電到高電壓。充電晶體管從電池向電容器輸送充電電流。大電流晶體管將存儲在電容器中的高壓能量釋放，而向電磁線圈70輸送大電流。恒流晶體管將恒定電流從電池直接輸送給電磁線圈70，該恒電流小于所述大電流。可利用控制電路60輸出的控制信號來觸發各個晶體管。
兩個電容器中的其中一個、兩個充電晶體管的其中一個、兩個大電流晶體管的其中一個、兩個恒流晶體管的其中一個被相互連接起來，用于向氣缸#1、#3、#5供電。另一個電容器、另一大電路晶體管、以及另一恒流晶體管相互連線而為氣缸#2、#4、#6供電。為氣缸#1、#3、#5所設的輸出端COM1與這三個氣缸上安裝的噴油器5電磁閥41中的電磁線圈70相連接。為氣缸#2、#4、#6所設的輸出端COM2與這三個氣缸上安裝的噴油器5電磁閥41中的電磁線圈70相連接。為了將燃油噴射到各個氣缸中，晶體管要交替地通電，因而，與某個氣缸對應的晶體管并非持續地通電。
控制電路60從ECU7接收噴油器驅動信號IJT#1、IJT#2、IJT#3、IJT#4、IJT#5、IJT#6，并將這些信號輸出給各個驅動晶體管。與此同時，控制電路60生成各種控制信號，并向高電壓發生電路輸出這些控制信號。控制電路60利用電流檢測電阻62對驅動電流進行檢測，并監控驅動電流是否出現任何異常，控制電路60向ECU70輸出對驅動電流的監控結果，以此作為異常診斷信號(IJf1)。
驅動晶體管61的數目與缸數相同。各個驅動晶體管61通過接線端INJ#1、INJ#2、INJ#3、INJ#4、INJ#5、INJ#6與安裝在氣缸上的噴油器5電磁閥41的電磁線圈70連接起來。接線端INJ#1、INJ#2、INJ#3、INJ#4、INJ#5、INJ#6分別與安裝在氣缸#1、#2、#3、#4、#5、#6上的噴油器5的電磁線圈70相連接。與特定氣缸的電磁線圈70相連接的驅動晶體管61由控制電路60輸出的噴油器驅動信號觸發。因而，特定氣缸的電磁線圈70由驅動電流進行供電。
電流檢測電阻62的數目與從高電壓發生電路59引出的輸出端COM1、COM2的數目一致。其中一個電流檢測電阻62用于檢測從輸出端COM1輸出向氣缸#1、#3、#5上所安裝噴油器5中電磁閥41的驅動電流。另一電流檢測電阻62用于檢測從輸出端COM2輸出向氣缸#2、#4、#6上所安裝噴油器5中電磁閥41的驅動電流。
下面將對噴油器驅動電路8的工作過程進行介紹。首先，如果ECU7向控制電路60輸出噴油器驅動信號，則控制電路60就向驅動晶體管61輸出噴油器驅動信號。這樣，某個特定氣缸的驅動晶體管61就被觸發。與此同時，控制電路60向與該特定氣缸相對應的大電流晶體管輸出控制信號，以觸發大電流晶體管。這樣，大電流被從電容器輸送給與特定氣缸相對應的電磁線圈70，針閥38立即上升而開始啟動噴射。因而，當開始執行噴射時，與存儲在電容器中的高電壓能量相對應的大電流被輸送給電磁線圈70，以便于改善噴射啟動時的響應性。
然后，控制電路60從向大電流晶體管發送控制信號的狀態變換到向恒流晶體管發送控制信號的狀態。因而，控制電路60觸發了與特定氣缸相對應的恒流晶體管。這樣，恒定的電流被從電池輸送給與特定氣缸相對應的電磁線圈70。因而，針閥38保持著升高狀態，噴射過程得以繼續。然后，如果ECU7停止輸出噴油器驅動信號，則輸出給驅動晶體管61和恒流晶體管的控制信號就終止，從而停止向電磁線圈70供電。
如圖5所示，在本實施方式中，氣缸#1、#3、#4、#6是重疊性的氣缸，氣缸#2、#5是非重疊的氣缸。更具體來講，氣缸#1常規噴射的持續時段t#1大體上位于加壓供送期F1的中間，并與加壓供送期F1重疊。氣缸#2常規噴射的噴射時段t#2位于非加壓供送期N2的后半段中，不與任何加壓供送期相重疊。氣缸#3常規噴射的噴射時段t#3基本上位于加壓供送期F2的結束時刻，從而與加壓供送期F2重疊。氣缸#4常規噴射的噴射時段t#4基本上位于加壓供送期F3的中間，因而與加壓供送期F3重疊。氣缸#5常規噴射的噴射時段t#5基本上位于非加壓供送期N4的后半段，因而不與任何加壓供送期相重疊。氣缸#6常規噴射的噴射時段t#6基本上位于加壓供送期F4的結束時刻，從而與加壓供送期F4相重疊。
由于存在這些重疊性和非重疊性的氣缸，所以共軌壓力PC在發動機3的兩轉期間表現出一定的行為特點，下文將對此進行介紹。首先，如圖5所示，在加壓供送期F1中，由于氣缸#1的常規噴射基本上位于期間F1的中間，所以共軌壓力PC能臨時性地保持恒定，隨后，共軌壓力PC不斷增大到一個數值，該數值高于共軌壓力PC的中間值PCm。然后，在非加壓供送期N2的前半段，共軌壓力PC保持在高于中間值PCm的水平上，但是，由于在非加壓供送期N2的后半段中執行了氣缸#2的常規噴射，共軌壓力PC會急劇下降到中間值PCm以下。在加壓供送期F2中，共軌壓力PC持續增加到高于中間值PCm的數值上。隨后，由于氣缸#3執行常規噴射，大體在加壓供送期F2的結束時刻，共軌壓力PC會急劇下降，從而略低于中間值PCm。在非加壓供送期N3中，不執行任何常規噴射，此期間內，共軌壓力PC維持著略低于中間值PCm的狀態。在加壓供送期F3中，由于氣缸#4執行常規噴射，此期間的行為類似于加壓供送期F1中的行為表現。在非加壓供送期N4中，由于氣缸#5執行常規噴射，所以表現出與非加壓供送期N2類似的行為。在加壓供送期F4中，由于氣缸#6執行常規噴射，所以表現出與加壓供送期F2類似的行為。
在本實施方式的二次噴射操作中，現有技術中氣缸#1、#2、#4、#5所執行的二次噴射C1、C2、C4、C5(如圖4B所示)被暫停了(如圖4C所示)。氣缸#2、#5是非重疊性氣缸，氣缸#1、#4是重疊性氣缸，氣缸#2、#5分別在氣缸#1、#4執行完常規噴射的時刻之后緊接著就執行常規噴射。如圖4C所示，在本實施方式的二次噴射操作中，只有氣缸#3、#6執行二次噴射C3′、C6′。也就是說，在氣缸#1、#2、#4、#5應當執行二次噴射期間，ECU7實行二次噴射暫停模式，在此模式下，在輸出常規噴射指令信號之后不輸出任何二次噴射指令。在氣缸#3、#6執行二次噴射期間，ECU7實行二次噴射執行模式，在該模式下，則輸出常規噴射指令信號之后，輸出二次噴射指令信號。
由二次噴射C所提供的未燃氣體主要是被引流到微粒過濾器中，并與聚集在微粒過濾器中的微粒物質一起燃燒。也就是說，本實施方式中執行二次噴射C的主要目的是為了對微粒過濾器執行再生。因而，如圖4B和圖4C所示，兩個二次噴射C3′、C6′過程的燃油供應量約為現有技術中二次噴射量的三倍。這樣，二次噴射C3′、C6′的供油量被增加到可補償暫停二次噴射C1、C2、C4、C5而降低的量。
本實施方式的燃料噴射系統1在氣缸#1、#2、#4、#5執行二次噴射的期間實行了暫停二次噴射的模式。
因此，在執行二次噴射期間，二次噴射C被間歇性地暫停。因而，可抑制噴油器驅動電路8在執行二次噴射期間的發熱，而在二次噴射期間，噴油器驅動電路8的發熱量是會增加的。更具體來講，如圖6所示，對于發動機3的兩圈轉動，所執行的噴射次數從18減小到14，從而可緩解噴油器驅動電路8的熱負荷。圖6中的實線“a”代表噴射次數為18時噴油器驅動電路8的發熱量，虛線“b”代表噴射次數為14時的發熱量。發動機轉速的上限(rpm)是由發熱限度設定的，發熱量限度在圖6中由實線LIMIT表示，發動機轉速低于上限則允許執行二次噴射。因而，在本實施方式中，發動機轉速的上限可得以提高。
如圖5中的區域D所示，在非重疊性氣缸#2、#5執行了常規噴射之后，共軌壓力PC會有很大的下降。在非重疊性氣缸#2、#5執行二次噴射期間，本實施方式的燃料噴射系統1實行暫停二次噴射的模式。因而，非重疊氣缸#2、#5的二次噴射C2、C5被暫停。結果就是，可防止共軌壓力PC由于非重疊氣缸#2、#5在執行完常規噴射之后執行二次噴射C而進一步地降低。
對于重疊性氣缸#1、#3、#4、#6中的氣缸#1、#4，本實施方式的燃料噴射系統1同樣實行二次噴射暫停模式，其中，氣缸#1、#4的常規噴射之后緊隨著非重疊性氣缸#2、#5的常規噴射。如圖4B和圖4C所示，在本實施方式中，二次噴射C的噴射時刻基本上對應著下一常規噴射(主噴射A和前導噴射B)的噴射時刻。因而，緊跟著二次噴射C的下一次常規噴射會受到壓力波動的影響，而該壓力波動是由二次噴射C造成的。由此暫停了重疊性氣缸#1、#4的二次噴射C，這兩個氣缸的常規噴射之后緊跟著非重疊性氣缸#2、#5的常規噴射。結果就是，可防止先前緊鄰的二次噴射(現有技術中的二次噴射C1或C4)所形成的壓力波動對非重疊性氣缸#2、#5的常規噴射(主噴射A2和前導噴射B2或主噴射A5及或前導噴射B5)造成影響，不然的話，二次噴射C所形成的壓力波動會對常規噴射造成很大的影響。因此，可防止非重疊性氣缸#2、#5的常規噴射發生波動。
在本實施方式燃料噴射系統1的噴油器5中，電磁閥41的閥件52受到彈簧53的偏壓作用，該彈簧施加了一個非常大的彈性力，以防止輸入到背壓控制室49中的高壓燃油經輸出側孔口51泄漏出去。因而，需要很大的電流來驅動閥件52，以克服彈簧53的彈性力，因而，噴油器驅動電路8每次噴射都會產生大量的熱。在每次噴射都產生大量熱的情況下，本實施方式中間歇地暫停二次噴射C的機理將尤其有效，原因在于這能減輕噴油器驅動電路8的熱負荷，并能提高由發熱限度設定的發動機上限轉速。
(改型)在上述實施方式中，氣缸#3、#6執行了二次噴射C3′、C6′。作為備選方案，也可暫停氣缸#6的二次噴射C6′，只執行氣缸#3的二次噴射C3′。
只要二次噴射C1、C4的噴射時刻與非重疊氣缸#2、#5常規噴射的噴射時刻距離足夠遠，可防止氣缸#1、#4二次噴射C1、C4產生的壓力波動對非重疊性氣缸#2、#5的常規噴射造成影響，則就可執行二次噴射C1、C4，并暫停二次噴射C3′、C6′。
在上述實施方式中，通過周期性地暫停二次噴射C來抑制噴油器驅動電路8的發熱。作為備選方案，只要噴射的暫停不會影響到發動機3的功率輸出，也可暫停除二次噴射C之外的其它類型噴射。
在上述實施方式中，基于噴射正時和噴射時長來執行各次噴射。作為備選方案，例如可計算出噴射量，而非噴射時長，從而可根據噴射正時和噴射量來執行噴射。
如圖5所示，上述實施方式的燃料噴射系統1被設計成發動機3每轉兩圈，執行六次噴射、四次加壓供送。作為備選方案，本發明也可被應用到這樣的燃料噴射系統中在發動機3的每兩轉內，系統執行六次噴射，三次加壓供送，或者四次噴射、四次加壓供送。
上述實施方式的燃料噴射系統被設計成如圖5所示那樣在每一加壓供送期F1、F2、F3、F4執行一次常規噴射。作為備選方案，本發明也適用于這樣的燃料噴射系統其例如在一個加壓供送期間執行兩次或多次常規噴射。
上述實施方式的燃料噴射系統屬于帶有共軌2的壓力蓄積型燃料噴射系統。作為備選方案，本發明也適用于這樣的燃料噴射系統供油泵4產生的壓力燃油被直接輸送到氣缸中。
上述實施方式中燃料噴射系統1的噴油器5是非直接驅動型噴油器，其通過釋放背壓控制室49的背壓來間接地驅動針閥38，以此來開啟噴射孔39。作為備選方案，本發明也適用于直接驅動型噴油器，其通過直接驅動針閥38來開啟噴射孔39。
上述實施方式中燃料噴射系統1的驅動電流是由電池提供的。作為可選方案，也可采用壓電元件等器件來產生驅動電流。
本發明并不僅限于于上文公開的實施方式，在不悖離本發明保護范圍的前提下，存在許多種其它的實施方式，其中，本發明的保護范圍由所附的權利要求限定。
權利要求
1.一種用于發動機(3)的燃料噴射系統(1)，其包括供油泵(4)，其用于對燃油執行加壓供送；多個噴油器(5)，它們被安裝到發動機(3)的氣缸上，如果致動器(41)獲得能量，則噴油器(5)對供油泵(4)加壓供送來的燃油執行噴射；噴射控制裝置(7)，其用于輸出常規噴射指令信號，以便于執行常規噴射，執行此種噴射是為了獲得發動機的扭矩；以及噴油器驅動裝置(8)，其用于響應于噴射控制裝置(7)輸出的指令信號向致動器(41)供能，其特征在于當噴射控制裝置(7)執行二次噴射操作時，輸出二次噴射指令信號，用于在常規噴射之后執行二次噴射，以將未燃燒氣體輸送到發動機(3)的廢氣中；以及在輸出常規噴射指令信號之后，在執行二次噴射期間，噴射控制裝置(7)間歇地實行二次噴射暫停的模式，以便于暫停輸出二次噴射指令信號。
2.根據權利要求1所述的燃料噴射系統(1)，其特征在于在供油泵(4)用于加壓供應燃油的加壓供送期間與常規噴射的噴射期間不相重疊的時期內，噴射控制裝置(7)實行二次噴射暫停模式。
3.根據權利要求2所述的燃料噴射系統(1)，其特征在于如果存在多個具有重疊性的氣缸，則噴射控制裝置(7)選定其中的一個或多個重疊性氣缸，這些氣缸的數目小于全部重疊性氣缸的數目，噴射控制裝置在輸出常規噴射指令信號之后，只對選定的一個或多個重疊性氣缸輸出二次噴射指令信號，以便于執行二次噴射執行模式，其中，對于重疊性氣缸，供油泵(4)的加壓供送期間與常規噴射時期相重疊。
4.根據權利要求3所述的燃料噴射系統(1)，其特征在于如果存在供油泵(4)加壓供送期間與常規噴射時期不相重疊的非重疊性氣缸，且如果對于兩個或多個重疊性氣缸依次執行常規噴射，則噴射控制裝置(7)對在先緊鄰的重疊性氣缸實行二次噴射暫停的模式，其中非重疊性氣缸的常規噴射緊隨著所述重疊性氣缸的常規噴射。
5.根據權利要求1到4之一所述的燃料噴射系統(1)，其特征在于發動機(3)將由二次噴射操作產生的未燃燒氣體引入到一位于排氣道內的、用于收集微粒物質的過濾器中，并使未燃燒氣體與過濾器所收集的微粒物質一起燃燒。
全文摘要
本發明公開了一種燃料噴射系統。當電子控制單元(ECU7)執行二次噴射操作時，ECU(7)間歇性地實行二次噴射暫停模式，以便于在輸出常規噴射指令信號之后暫停輸出二次噴射指令信號。ECU(7)對非重疊性氣缸(#2、#5)以及全部重疊性氣缸(#1、#3、#4、#6)中的某些重疊性氣缸(#1、#4)執行暫停二次噴射的模式。所述某些重疊性氣缸(#1、#4)的常規噴射之后緊隨著非重疊性氣缸(#2、#5)的常規噴射。因此，可降低噴射驅動電路(8)的發熱量。與此同時，可穩定各個氣缸的噴油器執行常規噴射時的噴射壓力。
文檔編號F02D41/20GK1626786SQ20041010212
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月13日 優先權日2003年12月12日
發明者西牧浩明 申請人:株式會社電裝