CN100357580C - 内燃机的燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内燃机的燃料喷射系统，其中内燃机的燃料喷射系统的电子控制单元(ECU)(5)事先存储多个对应关系，其中所述多个对应关系定义操作状态与对于发动机随时间变化的每个进行阶段的校正值之间的每个对应关系。ECU(5)确定哪个进行阶段包含发动机随时间变化的当前状态，以及根据确定结果，选择对应关系。因此，即使应当被校正的误差随时间的变化不具有对应于操作状态的相同趋势，也可以通过参考操作状态与在每个进行阶段处的校正值之间的对应关系，来合理地校正误差。

Description

内燃机的燃料喷射系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机的燃料喷射系统，该系统能够提高燃料喷射的精确性。
背景技术
安装在车辆等上的内燃机的燃料喷射系统通过多个喷射器将燃料提供到发动机的汽缸中。燃料喷射系统包括一个控制装置，用于根据作为所需转矩的加速器的受压程度或者检测的操作状态来设定例如喷射量或者喷射定时的喷射条件。由于喷射器等的操作特性，会导致在实际喷射量和实际喷射定时上产生误差。误差的校正对于提高燃料喷射的精确性是很重要。在未审查的日本专利申请公开NO.2002-250247(专利文件1)中公开的技术存储一个加权特性曲线(其中反映了喷射器随时间的变化)，并且参考该加权特性曲线来计算喷射器随时间的变化。这样，该技术设定了一个校正值，用于校正喷射器的驱动周期。提出一种指数函数，作为加权特性曲线的一个例子。
但是，因为喷射器的操作特性不是简单的，所以通过利用乘法或加法来简单地反映驱动周期的校正值，并不能提高喷射的精确性。图4显示了相对于驱动周期TE的喷射量Q的特性。正如图4所示，通常，喷射量Q随着驱动周期TE的增加而逐渐增加。喷射量Q的增加梯度根据喷射压力Pc而变化。喷射压力Pc沿着图4中箭头标示Pc的方向增加。通过图4中实线a、b和c显示了喷射器随时间变化之前的特性，以及通过图4中虚线a’、b’和c’显示了喷射器随时间变化之后的特性。在驱动周期TE和喷射压力Pc的一个特定区域(例如，图4中的点A)中，喷射器随时间的变化影响喷射量Q，使得喷射量Q增加。在驱动周期TE和喷射压力Pc的另一个区域(例如，图4中的点B)，喷射器随时间的变化影响喷射量Q，使得喷射量Q减小。因此，即使单个加权特性曲线被使用在专利文件1的技术中，也不足以吸收(校正)由于喷射器等随时间变化所产生的燃料喷射误差。因为喷射量的特性不是简单的，所以通过例如指数函数的简单函数并不能合理地提供校正值。因此，专利文件1中公开的技术不足以提高喷射的精确性。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种内燃机的燃料喷射系统，即使在由于发动机部件(例如喷射器)随时间变化而使燃料喷射的误差趋势复杂化的情况下，该系统也能够提高燃料喷射的精确性。
根据本发明的一方面，一种内燃机的燃料喷射系统包括校正装置和存储装置。校正装置根据发动机随时间变化的当前状态，相对于燃料喷射命令值，来校正由发动机随时间变化所引起的误差。燃料喷射命令值是根据发动机的操作状态来设定的。存储装置将发动机随时间变化的状态划分成多个进行阶段(progression level)。存储装置存储多个对应关系(correspondences)，所述多个对应关系定义操作状态与对于每个进行阶段的校正值之间的每个对应关系。校正装置确定哪个进行阶段包括发动机随时间变化的当前状态，并且根据确定结果选择对应关系。
因此，即使应当被校正的误差随时间的变化不具有对应于操作状态的相同趋势，也可以通过参考操作状态与发动机随时间变化的每个进行阶段的校正值之间的对应关系来合理地校正误差。优选地，该对应关系应当反映每个进行阶段中的操作状态与实际燃料喷射量等之间的对应关系。发动机随时间的变化相对较慢地进行。因此，可以在各个进行阶段处设定合适的对应关系。相对于根据加权特性曲线计算校正值的情况，在该校正中，可以更有效地反映应当被校正的误差随时间的变化。因此，可以提高喷射的精确性。另外，相对于通过优化加权特性曲线来进行校正的情况，可以很容易地进行该校正。
根据本发明的另一方面，存储装置通过根据表示发动机随时间变化的状态的多个参数值划分发动机随时间变化的状态，来定义多个进行阶段。存储装置设定所述多个参数值，使得定义一特定进行阶段之范围的所述多个参数值之间的间隔随着特定进行阶段的发动机随时间的变化进行而增加。
应当被校正的燃料喷射命令值的误差随时间的变化在其早期阶段是大的。然后，误差的变化减小，并且该误差基本上收敛。因此，通过随着在特定进行阶段发动机随时间的变化进行而增加定义该特定进行阶段的参数值之间的间隔，可以最小化存储的对应关系的数量，同时实现用于提高精确性之校正的效果。
附图说明
通过对以下详细说明、所附权利要求以及附图的研究，将会理解实施例的特征和优势、以及相关部件的操作方法以及功能，其中所有的详细说明、所附权利要求、以及附图形成了本申请的一部分，在图中：
图1是显示根据本发明实施例的设置有燃料喷射系统的柴油发动机的示意图；
图2是显示根据本实施例的由燃料喷射系统的电子控制单元所执行的控制功能的主要部分的方框图；
图3是显示根据本实施例的燃料喷射系统的喷射量随时间变化的曲线图；以及
图4是显示根据本实施例的燃料喷射系统的喷射量、喷射压力以及施能(energization)周期之间的关系的曲线图。
具体实施方式
参照图1，举例说明根据本发明实施例的作为设置有燃料喷射系统的压缩点火内燃机的柴油发动机。例如，本实施例应用于汽车上。喷射器21、22、23、24并排安装于发动机主体11的各个汽缸上。电子控制单元(ECU)5控制喷射器21、22、23、24，使得喷射器21-24的每个在预定定时打开预定时间周期，以喷射燃料。如果安装其上的驱动螺线管被施加能量，则喷射器21-24中的每个被打开。驱动螺线管的施能周期对应于每个喷射器21-24的驱动周期。每个喷射器21-24在基本上对应于施能周期的周期内喷射燃料。发动机主体11是一个常用的发动机主体，并且包括多个部件，例如安装于各个气缸上吸入阀以及排气阀。
燃料从共轨33提供到喷射器21-24。共轨33与泵部件32连接。泵部件32从燃料箱31中抽取低压燃料，并且将燃料压力传送到共轨33。共轨33中的燃料压力(共轨压力)定义了喷射器21-24的喷射压力。
ECU根据由安装在发动机各个部件上的传感器检测的操作状态来控制发动机的各个部件，例如喷射器21-24。各种传感器包括用于检测发动机转速的转速传感器61和用于检测吸入节流阀41的打开程度(节流阀打开程度)的节流阀位置传感器62。用于检测共轨压力的压力传感器63安装在共轨33上。ECU 5控制泵部件32，使得由压力传感器63检测的压力与一个设定目标压力一致。也使用通常安装在发动机上的其它传感器。
ECU 5被构造在微型计算机上。ECU 5根据包括发动机转速和节流打开程度的操作状态来计算一个目标喷射量，并且设定定义每个喷射器21-24之打开周期的施能周期。
图2显示了作为校正装置和存储装置的用于设定施能周期的ECU 5的控制功能。输入目标喷射量Qt和共轨压力Pc，并且根据基本施能周期映射(Teb映射)计算基本施能周期Teb。基本施能周期映射(TEb映射)将预定喷射量Qt和共轨压力Pc的输入与基本施能周期Teb相关联，并且预先利用控制程序存储在ECU 5的ROM。
输入表示随时间变化的劣化的劣化指数T。根据劣化指数T，确定哪个进行阶段包括燃料喷射系统之劣化(变化)的当前状态，该燃料喷射系统包括随时间变化的喷射器21-24。采用发动机的操作周期的累积值作为劣化指数T。初始的进行阶段是这样的一个水平，即其中没有必要校正由于随时间变化的劣化所产生的施能周期的误差。然后，进行阶段随着误差的增加而上升。作为各个进行阶段之间边界的进行阶段的阈值被事先存储在ROM中。在图2所示进行阶段L1、进行阶段L2、进行阶段L3等等的进行阶段处校正是必须的，并且随时间变化的劣化按照这个顺序进行。更具体地，如图2所示，如果劣化指数T超过了第一阈值T1，则确定到达进行阶段L1。如果劣化指数T超过了第二阈值T2，则确定到达进行阶段L2。如果劣化指数T超过了第三阈值T3，则确定到达进行阶段L3。确定结果被输入到图2所示的选择块中。
如果输入进行阶段为阶段L1或者更高的确定结果，则选择块选择对应于该进行阶段的校正映射，并且输出校正周期，该校正周期被增加到施能周期，用于校正施能周期的长度。校正映射是用于将目标喷射量Qt和共轨压力Pc的输入与校正周期相关联的映射。校正映射事先存储在ROM中。在本实施例中，存储多个校正映射(校正映射M1、校正映射M2、校正映射M3等等)。校正映射M1、M2、M3分别对应于进行阶段L1、L2、L3。通过事先利用试验等对于每个操作状态(预定喷射量和共轨压力)获得在每个进行阶段上燃料喷射量的代表性误差，来提供每个校正映射。这样，可以提供用于合理地补偿误差的施能周期的校正周期。
通过将校正周期增加到基本施能周期Teb上，来获得校正的施能周期TE’。每个喷射器21-24在校正的施能周期TE’打开，并且喷射燃料。
优选地，应当如下设定用于定义各个进行阶段之范围的劣化指数T的阈值之间的间隔。在图3中，相对于时间，显示了由于随时间便化的劣化而引起的喷射量Q的变化ΔQ。图3中的实线A表示与在图4所示点A处的施能周期TE和喷射压力(共轨压力)Pc相对应的喷射量Q的变化ΔQ。图3中的实线B表示与在图4所示点B处的施能周期TE和喷射压力Pc相对应的喷射量Q的变化ΔQ。如图3和4所示，在点A和B处的喷射量Q的变化ΔQ的方向彼此不同。但是，在点A、B中的任意一个处，在早期阶段喷射量Q的变化ΔQ快速地增加，以及然后减小，以致于误差(ΔQ)如图3所示收敛。因此，优选地，劣化指数T的阈值之间的间隔随着在进行阶段随着时间变化的劣化进行而增加。例如，优选地，由阈值T1和T2所提供的进行阶段L2的范围被设定为大于由阈值T1(T1＜T2-T1)所提供的进行阶段L1的范围，以及由阈值T2和T3所提供的进行阶段L3的范围被设定为大于由阈值T1、T2(T2-T1＜T3-T2)所提供的进行阶段L2的范围。这样，可以最小化存储在存储器中的对应关系的数量，同时实现用于提高精确性之校正的效果。
由构成发动机的部件随时间变化的劣化所引起的喷射量随时间的变化发生在比从发动机启动到停止的时间长度更长的时间间隔。因此，在发动机操作期间劣化指数T超过阈值并且到达下一个进行阶段，进行阶段也不需要更新，直到下次接通至ECU的电源。
在本实施例中，采用发动机操作周期的累积值作为劣化指数T。可替换地，行进距离、发动机转速的累积值、或者燃料喷射量的累积值也可以被采用作为劣化指数T。在采用燃料喷射量的累积值的情况下，可以累积每单位喷射次数和在此时的共轨压力的乘积，代替直接累积燃料喷射量。在可以从控制测量器的ECU获得例如进行距离的信息的情况下，仅当到ECU 5的电源被接通时，可以更新劣化指数T，并且可以确定是否劣化指数超过阈值而到下一进行阶段。
除了校正施能周期之外，本发明也可以应用到校正燃料喷命令值，例如喷射定时。
本发明不应当局限于所公开的实施例，而是可以许多其它的方式来实现，同时没有偏离所附权利要求定义的本发明的范围。

Claims (8)

1、一种内燃机的燃料喷射系统，其特征在于：
该燃料喷射系统包括：
校正装置，用于根据内燃机随时间变化的当前状态，相对于一个燃料喷射命令值，来校正由内燃机随时间变化所引起的误差，所述燃料喷射命令值是根据内燃机的操作状态来设定的；以及
存储装置，用于将内燃机随时间变化的状态划分成多个进行阶段，以及用于存储多个对应关系，其中所述多个对应关系定义内燃机的操作状态与用于每个进行阶段的校正值之间的每个对应关系，所述校正值被用来校正误差，以及
所述校正装置确定哪个进行阶段包括所述内燃机随时间变化的当前状态，并且根据确定结果选择对应关系，使得随着所述内燃机随时间的变化的进行，延长在其中所述校正装置选择特定进行阶段的对应关系的进行阶段间隔。
2、根据权利要求1的内燃机的燃料喷射系统，其中：
所述存储装置通过根据表示内燃机随时间变化的状态的参数值划分内燃机随时间变化的状态，来定义所述多个进行阶段，以及设定所述参数值，使得用于定义一特定进行阶段之范围的所述参数值之间的间隔，随着内燃机随时间的变化的进行而增加。
3、如权利要求1所述的燃料喷射系统，其中
所述存储装置以校正映射的形式存储所述对应关系，所述校正映射根据所述燃料喷射命令值和燃料喷射压力给出所述校正值。
4、如权利要求2所述的燃料喷射系统，其中
所述存储装置使用所述内燃机的累积操作时间，作为所述表示所述内燃机随时间变化的状态的参数。
5、如权利要求2所述的燃料喷射系统，其中
所述存储装置使用具有所述内燃机的车辆的行驶距离，作为所述表示所述内燃机随时间变化的状态的参数。
6、如权利要求2所述的燃料喷射系统，其中
所述存储装置使用所述内燃机的累积转速，作为所述表示所述内燃机随时间变化的状态的参数。
7、如权利要求2所述的燃料喷射系统，其中
所述存储装置使用所述内燃机的累积燃料喷射量，作为所述表示所述内燃机随时间变化的状态的参数。
8、如权利要求2所述的燃料喷射系统，其中
所述存储装置使用每单位时间的喷射数与当前燃料喷射压力的积的累积值，作为所述表示所述内燃机随时间变化的状态的参数。
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