CN101016867A - 燃料喷射控制器 - Google Patents

Abstract

一种内燃机的燃料喷射控制器计算出用来在怠速稳定控制期间校正发动机气缸之间的旋转波动量的校正值。该控制器根据气缸校正值的M数目的改变量计算出校正值的平均改变量。如果确定该平均改变量小于或者等于阈值α，那么确定该校正值是稳定的。那个时间的校正值作为气缸之间的喷射特性偏差量的学习值是固定的。因此，该燃料喷射控制器可以合适地实现气缸相互间的燃料喷射阀的喷射特性变化量的精确学习和短时间内的学习的执行。

Description

燃料喷射控制器

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射控制器，该控制器学习多缸内燃机的燃料喷射阀的喷射特性的偏差量。

背景技术

一种公知的柴油机在主喷射之前执行引燃喷射，从而减小伴随燃烧的噪声或者改善废气特性，与主喷射相比，该引燃喷射喷射更小量的喷射量。

即使燃料喷射阀的喷射周期的指令值或者喷射量的指令值(指令喷射量)是相等的以控制燃料喷射，但是具有这样的可能性，即实际喷射的燃料量由于燃料喷射阀的个体不同而改变。更加具体地说，与主喷射相比，引燃喷射喷射出极小量的燃料。因此，如果实际喷射量偏离理想喷射量，那么充分地实现上述目的变得较困难。

因此，被提出的反馈控制系统执行这样的计算，即在这种计算中，预定喷射量Q除以预定变量N。使燃料量Q/N喷射N次，并且监视发动机的实际旋转速度。借助把监视结果反馈到燃料喷射量Q/N中，控制每个喷射量Q/N以使实际旋转速度符合目标旋转速度。如果实际旋转速度接近等于目标旋转速度，那么该系统可以获得学习值。换句话说，学习值被用来补偿指令喷射量和理想喷射量之间的差值。这种控制系统被公开了，例如在JP-A-2003-254139中就公开了这样的控制系统。而且，控制系统执行反馈控制以补偿气缸之间的旋转波动。由于控制系统执行分成N次的燃料喷射，因此控制系统可以学习从执行微量燃料喷射(如引燃喷射)时起的燃料喷射特性。其结果是，控制系统可以得到合适的学习值。

得到学习值所需要的时间优选为尽可能地短。但是，当第一次执行用来得到学习值的处理时，例如当燃料喷射控制器作为产品被载运(ship)时，通过反馈控制使实际旋转速度收敛到目标旋转速度上所需要的时间趋于较长。相应地，如果在第一次执行得到学习值的处理时执行该学习以致收敛时间过去得足够多，那么得到学习值需要较长的时间。本发明人还发现，如果得到学习值的时间被缩短，那么精确地计算补偿气缸之间的旋转波动的波动校正值变得较困难。

除了引燃喷射的学习之外，同时追求气缸之间喷射特性的变化量的精确学习和短周期内的学习的困难是补偿气缸之间的喷射特性变化量的任何燃料喷射控制器所共有的。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料喷射控制器，该控制器可以合适地、同时地实现相应气缸的燃料喷射阀的喷射特性之间的变量的学习和执行短周期内的学习。

根据本发明的一个方面，燃料喷射控制器的学习装置具有根据波动校正值的平均变化量来确定波动校正值是否稳定的确定装置。如果确定装置确定波动校正值得到稳定，那么学习装置学习偏差量。就这种结构而言，根据波动校正值的平均变化量可以确定波动校正值是否稳定。相应地，当波动校正值可以波动时，可以防止根据波动的校正值来学习偏差量。在波动校正值稳定时，立即学习偏差量。因此学习周期没有不必要的延长。

附图说明

通过研究下面的详细描述、附加的权利要求和附图(这些是本申请的一部分)，可以知道实施例的特征和优点、及工作方法和相关零件的功能。在附图中：

图1是示出了本发明示例性实施例的发动机系统的示意图；

图2是通过图1实施例中的喷射量和燃料压力来设定喷射周期的图；

图3是示出了图1实施例的校正值的收敛数目和收敛时间之间的关系的曲线图；

图4是示出了图1实施例的校正值的收敛模式的曲线图；及

图5是示出了图1实施例的学习值的学习处理的步骤的流程图。

具体实施方式

参照图1，它示出了本发明示例性实施例的发动机系统。如图1所示一样，燃料泵6从燃料箱2通过燃料过滤器4汲取燃料。燃料泵6施加有来自作为柴油机输出轴的曲轴8的动力并且排出燃料。燃料泵6具有吸入计量阀10。借助调节所吸入的燃料量，吸入计量阀10调节从燃料泵6所排出的燃料量。排出到外部的燃料量借助操纵吸入计量阀10来确定。燃料泵6具有多个柱塞。每个柱塞在上死点和下死点之间进行往复运动以吸入和排出燃料。

从燃料泵6所排出的燃料被压送到共轨12中。共轨12在高压状态下存储从燃料泵6所压送来的该燃料。共轨12通过高压燃料通道14把高压燃料供给到各个气缸(本发明中的四个气缸)的燃料喷射阀16中。燃料喷射阀16通过低压燃料通道18与燃料箱2相连。

发动机系统具有各种类型的用于探测柴油机工作状态的传感器如用来探测共轨12内的燃料压力的燃料压力传感器20和用来探测曲轴8旋转角度的曲柄角传感器22。发动机系统具有加速器传感器24，该传感器24探测根据使用者的加速要求所操纵的加速踏板工作量ACCP。发动机系统还具有车辆速度传感器26以探测该发动机系统安装于其中的车辆的运行速度Vc。

电控单元30(ECU)主要由微型计算机构成。ECU30具有恒定保持记忆的存储器32。恒定保持记忆的存储器32是不管发动机起动开关(点火开关)的状态如何都能储存数据的储存装置。例如，恒定保持记忆的存储器32是在有或者没有电源的情况下都能保存数据的非易失性存储器如EEPROM，或者是无论起动开关的状态如何都能保持赋能状态的备用存储器。ECU30读取上述传感器的探测结果并且根据探测结果控制发动机输出。

ECU30执行燃料喷射控制以合适地执行柴油机的输出控制。例如，燃料喷射控制是有选择地执行在一个燃烧循环期间的引燃喷射、预喷射、主喷射、继后喷射和后喷射中的某一些喷射的多级喷射控制。引燃喷射喷射微量燃料，从而紧接在点燃之前促进燃料和空气的混合。预喷射缩短了主喷射之后的点火延迟正时。因此，可以防止产生氮氧化物并且减小燃烧噪声和振动。主喷射在多级喷射中喷射最多的喷射量并且有利于发动机输出扭矩的产生。继后喷射又燃烧废气微粒物质(PM)。后喷射控制废气温度以再生发动机的后处理装置如柴油机排气微粒过滤器。

在燃料喷射控制中，通过反馈控制把共轨12中的燃料压力控制到目标值(目标燃料压力)，该目标燃料压力根据发动机工作状态来设定。为了执行输出到燃料喷射阀16中的指令喷射量值(指令喷射量)的燃料喷射，根据燃料压力传感器20所探测到的燃料压力和指令喷射量，计算出燃料喷射阀16的喷射周期的指令值(指令喷射周期)。例如，借助使用图2所示的图来设定指令喷射周期，该图确定了喷射量Q、燃料压力Pc和喷射周期TQ之间的关系。在图2中，如果燃料压力Pc相同时，那么当喷射量Q增大时，喷射周期TQ设置成更长。如果喷射量Q相同时，那么当燃料压力PC增大时，喷射周期TQ设置成更短。

实际燃料喷射阀16具有喷射特性的变化，因为各体不同、随着时间发生改变(老化)等等。因此，即使燃料压力和喷射周期是固定的，但是每个燃料喷射阀16实际所喷射的喷射量不必与理想的喷射量相一致。更加具体地说，至于微量喷射如用在柴油机的燃料喷射控制中的多级喷射中的引燃喷射，实际喷射量和理想喷射量之间的差值对于燃料喷射控制产生了问题。

因此，应该优选地学习从执行微量喷射(如引燃喷射)时起与理想喷射特性的偏差量。特别在燃料喷射阀16的喷射特性如图2所示那样在喷射周期TQ和喷射量Q之间具有非线性关系时，借助探测主喷射的喷射特性，执行学习是困难的。从包括主喷射的多级喷射时起柴油机的旋转状态明显地受到主喷射的影响。因此，根据从这种多级喷射时起的旋转状态学习微量喷射的喷射特性的偏差量是困难的。

因此，在本实施例中，借助把所需要的喷射量分成相等的喷射量以学习与引燃喷射相关的偏差量来执行燃料喷射控制。把每个分开燃料量设定在与引燃喷射相对应的微量燃料量上。因此，与微量燃料量相关的燃料喷射阀16的喷射特性可以作为曲轴8的旋转状态来进行探测。计算出使在发动机怠速工作期间曲轴8的旋转速度平均值符合目标旋转速度的校正值ISC，及计算出在伴随燃料喷射的曲轴8旋转速度增大时补偿气缸相互间变化(气缸之间的变化)的校正值FCCB。根据校正值ISC、FCCB来学习每个气缸的燃料喷射阀16的喷射特性的偏差量。为了高度精确地学习偏差量，因此优选地应该使用收敛到补偿燃料喷射阀16的喷射特性的变化量的值上的校正值ISC、FCCB。

图3示出了燃料喷射阀16的校正值FCCB的收敛性能。在图3中，横坐标轴线表示学习周期TL，而纵坐标轴线表示校正值FCCB的收敛数目NFCCB。如图3所示一样，即使在一特定燃料喷射阀16中学习周期TL相对较短，校正值FCCB收敛，但是在另一个燃料喷射阀16中校正值FCCB的收敛需要较长的时间。因此，在曲轴8的旋转速度收敛到目标旋转速度之后在经过单位(specific)周期时根据校正值FCCB来计算出学习值的情况下，根据需要较长收敛时间的燃料喷射阀16来设定单位时间。其结果是，具有这样的可能性，即学习周期不必变得较长。更加具体地说，与在学习之后又执行学习的情况相比，在大批量生产燃料喷射阀16之后和在载运作为产品的燃料喷射阀16之前执行学习的情况下，图3的横坐标的时间比例较大。因此，在大量生产之后当执行学习该第一时间时，如果单位时间设置在足够长的时间上，那么学习周期TL不必要地趋于延长。

在校正值FCCB的改变量变成小于或者等于预定阈值时，借助学习该学习值，可以缩短学习周期TL。但是，在这种情况下，如图4所示一样，具有这样的可能性，即在正时t1和t2之间的时间内，校正值FCCB的改变量变成小于或者等于阈值，并且执行学习。如果如图4所示一样在学习之后校正值FCCB波动，那么破坏了学习精确度。

因此，在本实施例中，根据校正值FCCB的变化量的平均值(即平均变化量)确定校正值FCCB是否稳定。在确定校正值FCCB被稳定的情况下，学习偏差量。

图5示出了本发明的学习处理步骤。例如，ECU30在预定的循环中执行处理。在一系列的处理中，首先，步骤S10确定学习条件是否稳定。学习条件例如包括：执行怠速稳定控制的条件、加速传感器24所探测到的加速踏板的压下量为零的条件、车辆速度传感器26所探测到的车辆运转速度Vc为零的条件。学习条件包括车载式前照灯关闭的条件或者车载式空气调节器关闭的条件。

如果步骤S10为是(YES)，那么该过程到达步骤S12。步骤S12计算出基本喷射量Qb。基本喷射量Qb是在怠速期间把曲轴8的实际旋转速度控制到目标旋转速度所预料需要的喷射量。如果计算出基本喷射量Qb，那么将该基本喷射量Qb除以N，并且N次执行燃料喷射量Qb/N。整数N设置成使量Qb/N符合引燃喷射量。

然后，步骤S14执行反馈控制，在反馈控制中，计算出使实际旋转速度的平均值与目标旋转速度相匹配的校正值ISC，并且把该校正值ISC加入到基本喷射量Qb中以实现这种匹配。更加具体地说，将校正值ISC和基本喷射量Qb的总和除以N以计算出指令喷射量。在压缩上死点附近N次执行指令喷射量的燃料喷射。校正值ISC被用来把由所有气缸的燃料喷射阀16的燃料喷射的协作所产生的曲轴8的输出扭矩控制到理想扭矩上。

然后，步骤S16确定平均旋转速度的校正是否完成。当校正值ISC的改变量变成小于或者等于预定值时，步骤S16确定平均旋转速度的校正完成了。

然后，步骤S18执行气缸之间的旋转波动的校正。在本实施例中，步骤S18计算出相应气缸的指令喷射周期的校正值FCCB，该校正值使伴随着把该分开燃料量(divided fuel amounts)喷射到相应气缸中的曲轴8旋转速度的增大量相等。将基本喷射量Qb和校正值ISC的总和除以N以计算出指令喷射量，并且指令喷射量被转换成喷射周期。该喷射周期通过每个校正值FCCB来校正以执行燃料喷射。

然后，步骤S20确定柴油机的工作状态是否被稳定。这里，例如，确定从步骤S18开始到本次时间的曲轴8的旋转速度波动量是否等于或者小于预定波动量。稳定工作状态的条件包括施加到曲轴8上的负荷的波动量等于或者小于预定的条件。例如，当前照灯接通或者车载式空气调节器被驱动时，施加到曲轴8上的负荷波动量超过预定量。

然后，步骤S22计算出校正值FCCB的变化量ΔFCCB。这里，计算出前面校正值FCCB(n-1)和本次校正值FCCB(n)之间的差值的绝对值以作为该变化量ΔFCCB(n-1)。

然后，步骤S24计算出校正值FCCB的改变量ΔFCCB(M2)的M数目的平均值ΔAVE。平均值ΔAVE是每单位时间的校正值FCCB的平均改变量。

步骤S26确定平均值ΔAVE是否等于或者小于预定阈值α。阈值α用来确定校正值FCCB是否稳定。数目M用来防止错误地确定这样的状态，即在该状态中，如图4所示一样，校正值FCCB与校正值FCCB被稳定的状态一样进行波动。步骤S22和S24计算出相应气缸的校正值FCCB。因此，步骤S26中的确定是平均值ΔAVE等于或者小于相应气缸中的阈值α的这些条件的结合是否稳定的确定。

当步骤S26为否(NO)时，重复步骤S18到S24的处理。此外，可以重复步骤S14到S24的处理。如果步骤S26为是(YES)，那么步骤S28固定该学习值。借助把该校正值ISC除以N所提供的量用作这些气缸所共同的喷射量的校正值。校正值ISC/N用来使喷射量符合来自喷射特性改变量的理想喷射量。校正值FCCB固定地作为校正离开喷射特性的改变量的这些气缸之间的喷射特性的改变量的喷射周期的校正值。固定值ISC/N、FCCB被储存在恒定保持记忆的存储器32中。因此，当之后合适地补偿燃料喷射阀16的喷射特性的改变量时，可以执行引燃喷射。

为共轨12中的每个燃料压力确定校正值ISC/N、FCCB。因此，实际上，借助为每个燃料压力执行步骤S14到S28的处理来学习这些学习值。如果根据图5所示的处理来执行该学习一次，那么借助把前面学习过的校正值ISC和基本喷射量Qb的总和除以N，步骤S12可以计算出指令喷射量。在从指令喷射量中计算出喷射周期之后，通过前面学习过的校正值FCCB来校正喷射周期以确定最后的指令喷射周期。因此，一旦执行该学习，燃料喷射阀16的喷射特性的偏差量在下面的学习处理之前已经得到补偿。相应地，即使产生了新的偏差，该新的偏差也是微小的。其结果是，校正值FCCB的收敛时间被缩短，及该学习所需要的时间被缩短了。

如果步骤S10或者S20为否(NO)或者如果步骤S28的处理完成了，那么一系列的处理结束一次。

例如，本实施例产生了下面效果。

(1)根据校正值FCCB的改变量的平均值ΔAVE来确定校正值FCCB是否稳定。如果稳定得到确定，那么学习校正值FCCB。因此，当具有这样的可能性即校正值FCCB波动时，那么校正值FCCB的学习可以得到避免。而且，由于在校正值FCCB被稳定时立即学习该校正值FCCB。因此学习周期没有被不必要地延长。

(2)将基本喷射量Qb除以N，及将与引燃喷射量相对应的量的燃料喷射执行N次。因此，可以合适地学习引燃喷射的学习值。

(3)学习所有气缸所共同的、使柴油机曲轴8的平均旋转速度符合理想旋转速度的校正值ISC。因此，可以执行合适地补偿除了气缸之间的喷射特性的相对变化量之外的与标准喷射特性之间的偏差量的燃料喷射控制。

(4)在完成校正值ISC的校正之后，计算出校正值FCCB。因此，与在完成校正值ISC的校正之前计算出校正值FCCB的情况相比，校正值FCCB的收敛性能可以得到提高。

例如，上述实施例可以改进如下。

在上述实施例中，在完成校正值ISC的校正的条件下校正该校正值FCCB。如果校正值FCCB的改变量变成等于或者小于预定值，那么可以开始校正值ISC的计算。还是在这种情况下，当校正值FCCB的改变量的平均值ΔAVE变成等于或者小于阈值α时，借助执行该学习来高度精确地执行该学习。

校正值ISC可以是喷射周期的校正值，而不是燃料喷射量的校正值。

燃料喷射阀16喷射特性的偏差量的学习方法不局限于独立地得到和储存校正值ISC、FCCB的方法。例如，如在JP-A-2003-254139中所描述的那样，校正值ISC、FCCB作为喷射量的校正值被计算出，并且借助使校正值ISC除以N和校正值FCCB除以N相加(ISC/N+FCCB/N)来计算出学习值。

燃料喷射阀16不局限于根据燃料压力和指令喷射周期来唯一地确定喷射量的燃料喷射阀。如果燃料喷射阀16可以根据驱动器、例如公开在US专利No.6520423中的驱动器的位移连续地调节针阀的升程大小，借助喷射周期和燃料压力不能唯一地确定喷射量。在这种情况下，例如，借助施加到驱动器中的能量大小和施加能量的周期(即喷射周期)来确定燃料喷射阀的工作量。借助燃料压力、能量大小和喷射周期来确定喷射量。在这种情况下，应该优选地学习能量大小和喷射周期中的至少一个的学习值。

多级喷射不局限于具有引燃喷射的多喷射。此外在执行不是引燃喷射的微量喷射的多级喷射的情况下，从根据分成相等量的喷射的微量喷射时起燃料喷射特性的偏差量的学习是有效的。

内燃机不局限于柴油机。例如，可以使用汽油机。即使在使用发动机和发动机不执行微量喷射的情况下，在执行补偿气缸之间的喷射特性的改变量的学习时校正气缸之间的旋转波动的波动校正值被稳定的情况下，执行学习是有效的。

本发明不局限于所公开的实施例，而是在没有脱离附加权利要求所限定出的本发明范围的情况下可以以许多其它方式来执行。

Claims (4)

1.一种燃料喷射控制器，包括：

喷射装置，用于根据燃料喷射阀的喷射量的指令值借助操纵多缸内燃机的燃料喷射阀来执行燃料喷射；

波动限制装置，用于计算出发动机气缸之间的波动校正值以限制发动机的输出轴的旋转波动并且在执行燃料喷射时反映燃料喷射阀工作的波动校正值；及

学习装置，用于根据波动校正值来学习燃料喷射阀喷射特性的偏差量，其中，

学习装置具有根据波动校正值的平均变化量来确定波动校正值是否稳定的确定装置；及

如果确定装置确定波动校正值达到稳定，那么学习装置学习偏差量。

2.如权利要求1所述的燃料喷射控制器，其特征在于，

喷射装置借助把指令值分成基本上相等的喷射量的多个指令值来执行喷射；及

根据波动校正值所学习的偏差量作为关于与分开的喷射量相对应的燃料喷射量的燃料喷射阀喷射特性的偏差量来学习。

3.如权利要求1所述的燃料喷射控制器，其特征在于，还包括：

旋转校正装置，用于计算出为发动机的所有气缸所共有的旋转校正值，从而使发动机输出轴的旋转速度的平均值符合理想值及反映燃料喷射阀工作的旋转校正值；及

学习装置学习与根据旋转校正值的平均值相关的喷射特性的偏差量。

4.如权利要求3所述的燃料喷射控制器，其特征在于，

如果执行旋转校正装置的校正，那么波动限制装置计算出波动校正值。

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