CN101418743B - 废气再循环分配改变量探测装置 - Google Patents

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Abstract

一种废气再循环分配改变量探测装置，它包括：扭矩探测部件，该扭矩探测部件探测由从每个气缸的喷射器所喷射的燃料的燃烧所产生的瞬时扭矩；喷射量探测部件，它探测每个气缸的喷射燃料的实际喷射量；和废气再循环分配改变量计算部件，它根据这些气缸之间的、扭矩探测部件的扭矩探测值的改变量(即扭矩改变量)和这些气缸之间的、喷射量探测部件的喷射量探测值的改变量(即喷射量改变量)来计算出废气再循环分配改变量以作为再循环到各自气缸中的废气的分配改变量。

Description

废气再循环分配改变量探测装置
技术领域
本发明涉及一种废气再循环分配改变量探测装置，该装置应用到多缸内燃机中并且探测废气再循环分配改变量以作为再循环到各自气缸中的废气的分配改变量。
背景技术
传统上，用来校正各自气缸的燃料喷射量的FCCB校正公知为用来消除气缸之间的喷射量的改变量(即喷射量改变量)的校正，这种改变量由设置在多缸内燃机的各自气缸等等内的这些喷射器的个体差异和老化来导致(例如，参见专利文献1：JP—A—2001—355500)。在FCCB校正中，从曲轴的旋转速度的探测值中选取与各自气缸的燃烧冲程相对应的曲轴的旋转速度的探测值。与各自气缸相对应的、所选取的旋转速度之间的改变量被认为是由各自气缸所产生的输出扭矩大小之间的改变量。使与各自气缸相对应的旋转速度与所有气缸的旋转速度的平均值相比较，及执行各自气缸的燃料喷射量的增大/减少校正(FCCB校正)以消除这些气缸之间的旋转速度的改变量。
除了这些气缸之间的喷射量的上述改变量之外，这些气缸之间的输出扭矩的改变量的因素包括再循环到各自气缸中的废气的分配的改变量，这种分配通过EGR(废气再循环)来执行，如图5中的实线L1所示那样。再循环到各自气缸中的废气的分配的改变量在下文中称为EGR分配改变量。但是，通过上述FCCB校正，即使在没有产生喷射量改变量时，为由EGR分配改变量所产生的、这些气缸之间的输出扭矩的改变量(或者这些气缸之间的旋转速度的改变量)执行喷射量的增大/减少校正。其结果是，不能高精确度地控制内燃机的输出扭矩和排放状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种废气再循环分配改变量探测装置，该装置探测多缸内燃机的废气再循环分配的改变量。
根据本发明的一个方面，废气再循环分配改变量探测装置应用到多缸内燃机中，该内燃机具有多个气缸和各自设置到这些气缸中的多个喷射器，其中内燃机被构造来把再循环的废气分配到各自气缸中，该废气从排气系统被再循环到进气系统中。该废气再循环分配改变量探测装置具有扭矩探测部件、喷射量探测部件和废气再循环分配改变量计算部件。
扭矩探测部件探测由从喷射器所喷射的燃料的燃烧所产生的瞬时扭矩或者与每个气缸的瞬时扭矩(在下文中，简单地称为瞬时扭矩)有关的物理量。
喷射量探测部件探测喷射燃料的实际喷射量或者与每个气缸的喷射量(在下文中，简单地称为喷射量)有关的物理量。
废气再循环分配改变量计算部件根据这些气缸之间的、扭矩探测部件的扭矩探测值的改变量(或者扭矩改变量)和这些气缸之间的、喷射量探测部件的喷射量探测值的改变量(喷射量改变量)计算出废气再循环分配改变量以作为再循环到各自气缸中的废气的分配改变量。
即，根据本发明的上述这个方面，为每个气缸探测出由从喷射器中所喷射的燃料的燃烧所产生的瞬时扭矩和那时的喷射量，及根据由探测结果所得到的扭矩改变量和喷射量改变量计算出废气再循环分配改变量。如果在不同于喷射量改变量模式的模式中产生了扭矩改变量，那么可以确定喷射量改变量不会产生改变量模式的不同，而是废气再循环分配改变量产生了改变量模式的不同。在这种情况下，可以计算出废气再循环分配改变量。
例如，计算出扭矩探测值偏离喷射量探测值的程度以作为每个气缸的废气再循环分配特性值。例如，该偏离程度是扭矩探测值对从喷射量探测值所转换来的扭矩值的比率。计算出这些气缸之间的、所计算出的废气再循环分配特性值的改变量，以作为废气再循环分配改变量。
根据以这样的方式可以探测废气再循环分配改变量的本发明的上述这个方面，例如可以计算和学习各自气缸的废气再循环分配改变量。根据由喷射量探测部件所探测到的各自气缸的实际喷射量，可以计算出喷射量改变量，并且可以学习该计算结果。相应地，可以独立地学习废气再循环分配改变量和喷射量改变量。例如，借助根据学习结果来改变喷射规律(如喷射量、喷射正时和多级喷射情况下的喷射级的数目)的控制内容，可以高精确度地控制内燃机的输出扭矩和排放状态。
根据本发明的另一个方面，废气再循环分配改变量探测装置还具有喷射控制部件，该喷射控制部件把相同量的燃料顺序地喷射到各自气缸中，因此所有气缸的喷射量探测值相互一致。扭矩探测部件探测由喷射控制部件所喷射的燃料的燃烧所产生的瞬时扭矩和与每个气缸的瞬时扭矩有关的物理量。废气再循环分配改变量计算部件计算出废气再循环分配改变量，同时使这些气缸之间的、喷射量探测部件的喷射量探测值的改变量到达零。
即，根据扭矩改变量来计算出废气再循环分配改变量，同时借助使各自气缸的实际喷射量相互相等来使喷射量改变量到达零。因此，在与喷射量有关的各种条件(如进气量对喷射量的比率)相同的状态下，可以计算出废气再循环分配改变量。相应地，可以从由废气再循环分配改变量计算部件所得到的计算结果(即废气再循环分配改变量)中消除这些气缸之间的、上述各种条件的改变量的成分。其结果是，可以高精确度地得到废气再循环分配改变量。
根据本发明的另一个方面，废气再循环分配改变量探测装置还具有小量喷射控制部件、气缸特性改变量计算部件和废气再循环分配改变量校正部件。
小量喷射控制部件在各自气缸中顺序地执行小量喷射，从而在废气再循环阀完全关闭的状态下，与操纵无关地从每个喷射器中喷射小量的燃料，其中该操纵由驾驶员来执行以操纵内燃机。
气缸特性改变量计算部件根据这些气缸之间的、小量喷射的实际喷射量的改变量和在这些气缸之间的、由小量喷射所产生的输出扭矩的增大量的改变量来计算出气缸特性改变量以作为这些气缸之间的气缸特性的改变量。
废气再循环分配改变量校正部件借助从废气再循环分配改变量中减去气缸特性改变量来校正废气再循环分配改变量。
具有这样的关心，由废气再循环分配改变量计算部件所计算出的废气再循环分配改变量包括由于各自气缸的特性不同(例如气缸内的各种各样摩擦的改变量、这些气缸的压缩比之间的改变量等等)所产生的气缸特性改变量。在这方面中，根据本发明的上述这个方面，借助小量喷射来增大输出扭矩，及根据这些气缸之间的扭矩增大量的改变量(即扭矩增大量改变量)和那时这些气缸之间的喷射量的改变量(即喷射量改变量)来计算出气缸特性改变量。如果在不同于喷射量改变量模式的模式中产生了扭矩增大量改变量，那么可以确定喷射量改变量不会产生改变量模式的不同，而各自气缸的特性的不同产生了改变量模式的不同。在这种情况下，可以计算出气缸特性改变量。
例如，计算出扭矩增大量探测值偏离喷射量探测值的程度，以作为每个气缸的气缸特性值。例如，该偏离程度是扭矩增大量探测值对由喷射量探测值所转换来的扭矩增大量的比率。计算出这些气缸之间的、所计算出的气缸特性值的改变量，以作为气缸特性改变量。
因此，根据本发明的上述这个方面，可以计算出气缸特性改变量，及废气再循环分配改变量校正部件借助从废气再循环分配改变量中减去气缸特性改变量来校正废气再循环分配改变量。因此，执行该校正以从由废气再循环分配改变量计算部件所计算出的废气再循环分配改变量中去掉气缸特性改变量的成分。因此消除了上述关心。
在非喷射工作的时期期间执行上述的小量喷射是优选的，在该时期内，所有喷射器的燃料喷射被切断(例如，在驾驶员没有执行加速器工作的时期的期间)。通过这种结构，在输出扭矩几乎没有或者没有产生波动的状态下，执行小量喷射。相应地，扭矩增大量探测部件可以以较高的探测精确度来探测输出扭矩增大量等等。
上述小量喷射的喷射量应该优选为小到这样的程度(例如2mm3/st(每冲程的mm3))，即在借助小量喷射来增大输出扭矩时，内燃机的驾驶员(即内燃机安装于其中的机动车的驾驶员)不会感觉到扭矩增大。在柴油机用作内燃机并且喷射器可以执行多级喷射以在每个燃烧循环中多次执行喷射的情况下，执行喷射量(例如该喷射量与引燃喷射或者预喷射相对应)小于多级喷射中的主喷射的喷射量的小量喷射是优选的。因此，在上述非喷射时期期间，可以减小违背内燃机的驾驶员意图的、发动机旋转速度的增大程度。
本发明的上述这个方面可以提供有下面的结构。即，在内燃机安装于其中的机动车的减速时期期间，小量喷射控制部件执行小量喷射，及在上述减速时期期间以一个预定间隔或者以多个预定的间隔在各自气缸中顺序地执行小量喷射。通过这种结构，在上述减速时期期间顺序地执行小量喷射。因此，在小量喷射时的各种条件如燃料温度在所有气缸之间是相同的状态下执行这些小量喷射。其结果是，可以高精确度地得到气缸特性改变量。
内燃机输出轴(例如曲轴)的扭矩对各自气缸的输出扭矩的影响在这些气缸之间是变化的。在下文中，该改变量称为扭矩改变量。在输出轴的旋转速度(即发动机旋转速度)或者输出轴的负荷增大时，扭矩改变量的改变量增大。
在这点上，根据本发明的另一个方面，废气再循环分配改变量计算部件根据在内燃机安装于其中的机动车的怠速工作期间所探测到的扭矩探测值和喷射量探测值来计算出废气再循环分配改变量。因此，可以减少扭矩改变量的成分在由废气再循环分配改变量计算部件所计算出的废气再循环分配改变量中的包括程度。相应地，可以高精确度地得到废气再循环分配改变量。
根据本发明的另一个方面，废气再循环分配改变量计算部件根据在内燃机安装于其中的机动车的正常运转期间所探测到的扭矩探测值和喷射量探测值来计算出废气再循环分配改变量。因此，用来计算废气再循环分配改变量的扭矩探测值和喷射量探测值不局限于在怠速工作期间所探测到的探测值。而是，根据在正常运转即在旋转速度的较宽范围内期间所探测到的扭矩探测值和喷射量探测值，可以计算出废气再循环分配改变量。因此，可以为内燃机的各自工作状态得到废气再循环分配改变量。
根据本发明的另一个方面，废气再循环分配改变量探测装置还具有学习部件，该学习部件把废气再循环分配改变量储存在限定出废气再循环分配改变量和内燃机工作状态之间的关系的映射图中。因此，可以容易地实现，根据与内燃机工作状态相对应的废气再循环分配改变量来控制输出扭矩和内燃机排放状态。
根据本发明的另一个方面，废气再循环分配改变量探测装置还具有喷射规律校正部件，该校正部件根据废气再循环分配改变量来校正从每个气缸的喷射器中所喷射出的燃料的喷射规律。因此，借助实现与每个气缸的废气再循环分配改变量相对应的燃烧状态，可以容易实现，精确地控制内燃机的输出扭矩和排放状态。
根据本发明的另一个方面，喷射规律校正部件根据废气再循环分配改变量来校正喷射规律，以使所计算出的废气再循环分配量相对较大的气缸的喷射开始正时提前并且使所计算出的废气再循环分配量相对较小的气缸的喷射开始正时延迟。因此，使废气再循环分配量较大并且可燃性较差(它的点火正时较晚)的气缸的喷射开始正时提前。使废气再循环分配量较小并且可燃性较好(即它的点火正时较早)的气缸的喷射开始正时延迟。因此，可以使各自气缸的点火正时相等。
根据本发明的另一个方面，内燃机被构造成把来自蓄积燃料的蓄压器的燃料分配和供给到喷射器中。该喷射量探测部件是用来探测作为物理量的、供给到喷射器中的燃料的压力的燃料压力传感器并且与蓄压器相比在更加靠近喷射孔的位置上布置在燃料通道中，该燃料通道从蓄压器延伸到喷射器的喷射孔中。
喷射孔的燃料喷射使供给到喷射器中的燃料的压力进行波动。因此，借助探测波动模式(例如，燃料压力减少量、燃料压力减少时间等等)可以计算出实际喷射量。根据注意这点的本发明的上述这个方面，探测供给到喷射器中的燃料的压力以作为与喷射量相关的物理量的燃料压力传感器被用作喷射量探测部件。因此，如上述那样可以计算出喷射量。
而且，根据本发明的上述方面，燃料压力传感器在与蓄压器相比更加靠近喷射孔的位置上布置到燃料通道中，该燃料通道从蓄压器延伸到喷射孔中。因此在蓄压器内压力波动衰减之前，可以探测到喷射孔中的压力波动。因此，可以高精确度地探测到由喷射所产生的压力波动，因此可以高精确度地计算出喷射量。
作为其它应用例子，不是采用燃料压力传感器作为喷射量探测部件，而是采用升程传感器(该传感器探测喷射器的阀件升程量以作为与喷射量有关的物理量)、流量计量计(它布置在延伸到喷射孔的燃料供给通道中，用来探测燃料流动速度以作为喷射量)等等来作为喷射量探测部件。
根据本发明的另一个方面，燃料压力传感器被固定到喷射器中。因此，与燃料压力传感器固定到连接蓄压器和喷射器的管中的情况相比，燃料压力传感器的固定位置更加靠近喷射孔。相应地，与在喷射孔内的压力波动在管内进行衰减之后探测压力波动的情况相比，可以更加合适地探测喷射孔中的压力波动。
根据本发明的另一个方面，燃料压力传感器被固定到喷射器的燃料入口中。根据本发明的另一个方面，燃料压力传感器安装到喷射器的内部中，从而探测内部燃料通道的燃料压力，该内部燃料通道从喷射器的燃料入口延伸到喷射器的喷射孔中。
与燃料压力传感器安装在喷射器内的情况相比，在如上述那样将燃料压力传感器固定到燃料入口中的情况下，可以简化燃料压力传感器的固定结构。与燃料压力传感器固定到燃料入口中的情况相比，在燃料压力传感器安装到喷射器内时，燃料压力传感器的固定位置更加靠近喷射器的喷射孔。因此，可以更加合适地探测到喷射孔内的压力波动。
根据本发明的另一个方面，在从蓄压器延伸到喷射器的燃料入口中的燃料通道内设置一个孔，以衰减蓄压器内的燃料的压力脉冲。燃料压力传感器相对于燃料流动方向布置在孔的下游处。如果燃料压力传感器布置在孔的上游处，那么可以探测到该孔使喷射孔内的压力波动进行衰减之后的压力波动。相反，根据本发明的上述方面，燃料压力传感器布置在孔的下游处。因此，在借助孔使压力波动进行衰减之前可以探测到压力波动，因此可以更加合适地探测到喷射孔内的该压力波动。
根据本发明的另一个方面，扭矩探测部件是用来探测内燃机输出轴的旋转速度(即发动机旋转速度)以作为物理量的旋转速度传感器。如果扭矩增大，那么根据扭矩的增大量，输出轴的旋转速度也增大。因此，根据采用旋转速度传感器作为扭矩探测部件的本发明的上述方面，可以合适地计算出输出扭矩。作为不是采用旋转速度传感器作为扭矩探测部件的另一个应用例子，气缸压力传感器被用作扭矩探测部件，其中该气缸压力传感器探测内燃机燃烧室内的压力以作为与扭矩增大量等等有关的物理量。
附图说明
通过研究形成本申请的一部分的下面详细描述、附加的权利要求和附图，可以知道一些实施例的特征和优点及相关零件的工作方法和功能。在附图中：
图1是结构图，它示出了本发明第一实施例的、包括EGR分配改变量装置的燃料系统；
图2是内部侧视图，它示意性地示出了第一实施例的喷射器的内部结构；
图3是流程图，它示出了第一实施例的燃料喷射控制处理的基本过程；
图4是曲线图，它示出了第一实施例的喷射控制映射图；
图5是示意性曲线图，它示出了第一实施例的进气—排气系统；
图6是流程图，它示出了用来学习第一实施例的喷射控制映射图的处理过程；
图7是正时图，它示出了在第一实施例的图6的处理中执行小量喷射时旋转速度和输出扭矩的变化；
图8是正时图，它示出了在第一实施例的图6的处理中执行小量喷射时压力传感器的探测值和喷射率的变化；
图9是曲线图，它示出了借助图6的处理所得到的喷射量改变量和扭矩增大量改变量、在第一实施例的FCCB校正之后的喷射量改变量及本发明的第二实施例的作功量改变量；
图10是流程图，它示出了用来学习第一实施例的喷射控制映射图的处理过程；
图11是时间图，它示出了第一实施例的气缸的旋转波动；及
图12是正时图，它示出了第二实施例的旋转速度、瞬时扭矩等同物和气缸的作功量的变化
具体实施方式
在下文中，参照附图来描述本发明实施例。
首先，简短地解释具有本发明第一实施例的内燃机控制装置的发动机(内燃机)的轮廓。
本实施例的装置用于四轮机动车的柴油机(内燃机)。发动机执行把高压燃料(例如，喷射压力为1000大气压或者更大的轻油)直接喷射到燃烧室中的喷射供给(直接喷射供给)。假定本实施例的发动机是具有多个气缸(例如直列四缸)的四冲程往复运动式柴油机(内燃机)。在该四个气缸#1—#4中的每一个中，在720°CA(度曲柄角度)的循环中按照气缸#1、#3、#4和#2的顺序地执行由四个冲程即进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程所构成的燃烧循环，及更加详细地说，燃烧循环在这些气缸之间相互偏差180°CA。
接下来，参照图1—4来解释发动机的燃料系统。
图1是结构图，它示出了本实施例的共轨燃料喷射系统。设置在系统中的ECU30(电子控制单元)调整供给到吸入控制阀11c的电流量，因此把燃料泵11的燃料排出量控制到理想值上。因此，ECU30执行反馈控制(例如，PID控制)，从而使共轨12(蓄压器)中的燃料压力即由燃料压力传感器20a所测得的目前燃料压力与目标值(目标燃料压力)相一致。ECU30根据燃料压力控制目标发动机的预定气缸的燃料喷射量并且把发动机输出(即输出轴的旋转速度或者扭矩)控制到理想的大小上。
构成燃料供给系统(它包括燃料箱10、燃料泵11、共轨12和喷射器20(燃料喷射阀))的这些装置从燃料流动上游侧开始按照这个顺序来布置。燃料泵11由高压泵11a和低压泵11b构成，其中这些泵由目标发动机的输出来驱动。燃料泵11如此地被构造，以致由低压泵11b从燃料箱10中所汲取的燃料被加压并由高压泵11a来排出。借助设置在燃料泵11的燃料吸入侧上的吸入控制阀11c(SCV)来计量输送到高压泵11a中的燃料泵送量和燃料泵11的最后燃料排出量。借助调节吸入控制阀11c的驱动电流(最终是控制开度)，燃料泵11所泵11的燃料排出量控制到理想值上。
低压泵11b例如被构造成余摆线供给泵。高压泵11a例如由柱塞泵构成。高压泵11a被构造成借助各自通过偏心凸轮(未示出)使预定量的柱塞(例如三个柱塞)沿着轴向进行往复运动在预定正时顺序地泵送燃料，该燃料被输送到加压室中。
燃料箱10内的燃料通过燃料泵11被压送(泵送)到共轨12中并且以高压状态被蓄积在共轨12内。然后，该燃料各自通过设置到相应气缸中的高压管14被分配和供给到气缸#1—#4的喷射器20中。喷射器20(#1)到20(#4)的燃料排出孔21与管18相连，从而使过量的燃料返回到燃料箱10中。孔12a(燃料脉冲减少部件)设置在共轨12和高压泵14之间，从而衰减从共轨12流动到高压管14中的燃料的压力脉冲。
喷射器20的详细结构示出在图2中。基本上，四个喷射器20(#1)到20(#4)具有相同的结构(例如，图2所示的结构)。每一个喷射器20是使用发动机燃烧燃料(即燃料箱10内的燃料)的液压驱动型喷射器。在喷射器20中，燃料喷射的驱动功率通过油压室Cd(即控制室)来传递。如图2所示那样，喷射器20被构造为常闭型的燃料喷射阀，该阀在断电时产生阀关闭状态。
从共轨12所输送来的高压燃料流入到形成于喷射器20的壳体20e中的燃料入口22中。流入高压燃料的一部分流到油压室Cd中并且流入高压燃料中的另一部分流向喷射孔20f中。泄漏孔24形成在油压室Cd中并且借助控制阀23来打开和关闭。如果泄漏孔24由控制阀23来打开，那么油压室Cd内的燃料从泄漏孔24通过燃料排出孔21返回到燃料箱10中。
在喷射器20执行燃料喷射时，根据构成双向电磁阀的电磁线圈20b的通电状态(通电/断电)操纵控制阀23。因此，油压室Cd的密封程度和该油压室Cd中的最后压力(它等于针阀20c的背压)增大/减少。由于该压力增大/减少，因此针阀20c在壳体20e内随着或者克服弹簧20d的延伸力(螺旋弹簧)(即延伸的弹簧20d的弹力)进行往复运动(上下运动)。相应地，延伸到喷射孔20f(钻出所需要数量的孔20f)中的燃料供给通道25在中间位置上被打开/关闭(更加具体地说，在锥形座面上，根据针阀20c的往复运动，针阀20c落座在该座面上，和针阀20c与该座面分开)。
通过接通—关闭控制来执行针阀20c的驱动控制。即，指向ON/OFF的脉冲信号(通电信号)从ECU30发送到针阀20c的驱动部件(双向电磁阀)中。在脉冲处于ON(或者OFF)时，针阀20c升高和打开喷射孔20f，及在脉冲是OFF(或者ON)时，针阀20c下降以阻塞喷射孔20f。
借助从共轨12开始的燃料供给执行油压室Cd的压力增大过程。通过对电磁线圈20b进行通电，借助操纵控制阀23来执行油压室Cd的压力减少过程，并且因此打开泄漏孔24。因此，通过连接喷射器20和燃料箱10的管18(示出在图1中)使油压室Cd内的燃料返回到燃料箱10中。即，借助通过打开和关闭控制阀23的工作来调整油压室Cd中的燃料压力，以控制打开和关闭喷射孔20f的针阀20c的工作。
因此，喷射器20具有针阀20c，通过在阀体(即壳体20e)内进行预定的往复工作，该针阀借助打开和关闭延伸到喷射孔20f的燃料供给通道25来执行喷射器20的阀打开和关闭。在非驱动状态下，借助沿着阀关闭方向恒定地施加到针阀20c上的力(弹簧20d的延伸力)使针阀20c沿着阀关闭方向移动。在驱动状态下，针阀20c施加到驱动力，因此针阀20c克服弹簧20d的延伸力沿着阀打开方向移动。针阀20c的升程量在非驱动状态和驱动状态之间基本上对称地改变。
用来探测燃料压力的燃料压力传感器20a(也可参见图1)被固定到喷射器20上。形成于壳体20e中的燃料入口22和高压管14通过夹具20j来连接，及燃料压力传感器20a被固定到夹具20j上。因此借助以这种方式把燃料压力传感器20a固定到喷射器20的燃料入口22中，可以在任何时间上探测燃料入口22处的燃料压力(入口压力)。更加详细地说，通过燃料压力传感器20a的输出可以探测(测量)伴随着喷射器20的喷射工作的燃料压力波动波形、燃料压力大小(即稳定压力)、燃料喷射压力等等。
燃料压力传感器20a各自设置到多个喷射器20(#1)到20(#4)中。根据燃料压力传感器20a的输出可以高精确度地探测伴随着与预定喷射有关的喷射器20的喷射工作的燃料压力的波动波形(如在后面更加详细地所述那样)。
安装在ECU30中的微型计算机由用来执行各种计算的CPU(基本处理单元)、作为用来暂时地储存计算过程中的数据、计算结果等等的主存储器的RAM、作为程序存储器的ROM、作为数据储存的存储器的EEPROM、备份RAM(一种存储器，即使在ECU30的主电源停止之后，它总是供给有来自备用电源如车载电池的电力)等等构成。与发动机控制(该控制包括与燃料喷射控制有关的程序)有关的各种程序、控制映射图等等事先被储存在ROM中。包括目标发动机的设计数据等等在内的各种控制数据事先被储存在用于数据储存的存储器(例如EEPROM)中。
ECU30根据从曲柄角度传感器42中所输出的探测信号计算出目标发动机的输出轴(曲轴41)的旋转角度位置和旋转速度(发动机旋转速度NE)。ECU30根据从加速传感器44所输入的探测信号计算出驾驶员对加速器的操纵量ACCP(压下量)。ECU30根据上述各种传感器42、44和后面所述的各种传感器的探测信号掌握目标发动机的工作状态和使用者的需求。ECU30根据目标发动机的工作状态和使用者的需要借助操纵各种致动器如上述吸入控制阀11c和喷射器20以与每个时间的情况相对应的最佳模式来执行上述发动机的各种控制。
接下来，解释由ECU30所执行的燃料系统的控制的概要。
ECU30的微型计算机根据每个时间上的发动机工作状态(如发动机旋转速度NE)、驾驶员的加速器操纵量ACCP等等计算出燃料喷射量并且输出喷射控制信号(喷射命令信号)从而与理想喷射开始正时相同步地命令进行具有到达喷射器20中的、所计算出的燃料喷射量的燃料喷射。在喷射器20以与喷射控制信号相对应的驱动量(例如阀打开时期)进行工作时，把目标发动机的输出扭矩控制到目标值上。
之后，参照图3来解释本实施例的燃料系统控制的基本处理过程。用在图3所示的过程中的各种各样参数的值在任何时间上被储存在安装于ECU30中的储存装置如RAM、EEPROM、或者备份RAM中，及在需要时在任何时间上被更新。根据储存在ECU30的ROM中的程序执行图3的过程。
如图3所示那样，首先在一系列处理中的步骤S11(S表示“步骤”)，中，读取预定参数如目前发动机旋转速度NE(即由曲柄角度传感器42所测得的实际测量值)和燃料压力(即由燃料压力传感器20a所测得的实际测量值)，并且还读取在该时间上的驾驶员的加速器操纵量ACCP(即由加速器传感器44所测得的实际测量值)等等。
在下面的S12中，根据在S11中所读取的各种各样参数设定喷射规律。例如，在单级喷射的情况下，根据在输出轴(曲轴41)中应该产生的扭矩、即需求扭矩(它由加速器作功量ACCP等等来计算出并且等于那个时间上的发动机负荷)来可变地设定喷射量Q(喷射时期)。在多级喷射的喷射规律的情况下，根据在曲轴41中应该产生的扭矩即需要扭矩来可变地设定用于扭矩的这些喷射的总喷射量Q(总喷射时期)。
根据图4所示的、例如储存在EEPROM中的映射图M(喷射控制映射图或者数学表达式)得到喷射规律。该喷射规律是这样的规律，即规律被最佳化以得到需要扭矩和合适的排放状态。更加详细地说，在预定参数(在S11中所读取的)的预期范围内借助实验等等事先得到最佳喷射规律(合适值)，并且这些模式例如被写入到喷射控制映射图M中。
例如，借助参数如喷射级的数目(即在一个燃烧循环中所执行的喷射次数)、每个喷射的喷射开始正时和每个喷射的喷射时期(它等同于喷射量)限定出喷射规律。根据本实施例的映射图M限定出总喷射量Q、发动机旋转速度NE和喷射规律之间的关系。为各自气缸#1到#4的喷射器20中的每一个提供映射图M。为其它参数如发动机冷却剂温度中的每一个提供映射图M。
使用喷射控制映射图M根据所获得的喷射规律设定喷射器20的命令值(命令信号)。因此，根据机动车等等的情况通过主喷射来合适地执行引燃喷射、预喷射、继后喷射(after injection)、后喷射(post-injection)等等。
用独立地被更新的校正系数(例如它储存在ECU30的EEPROM中)校正根据喷射控制映射图M所获得的喷射规律。例如，借助使映射图值除以校正系数来计算出设定值。因此，得到在那个时间上应该执行的这些喷射的喷射规律和最后得到与喷射规律相对应的、喷射器20的命令信号。在内燃机工作期间借助独立的处理来顺序地更新校正系数(更加严格地说，在多个系数类型之外的预定系数)。
在下面S13中使用因此所设定的喷射规律或者与喷射规律相对应的、最后的命令值(命令信号)。即，在S13中，根据命令值(命令信号)或者更加详细地说，借助把命令信号输出到喷射器20中，来控制喷射器20的驱动。在喷射器20进行驱动控制之后，图3所示的一系列处理结束了。
接下来，参照图5来解释发动机的进气—排气系统。
图5是结构图，它示出了图1所示的发动机的进气—排气系统。发动机具有用来使废气从排气系统再循环到进气系统中的EGR管52。发动机使一部分废气返回到进气管51中，因此例如降低了燃料温度和减少了NOx。调节EGR量(即废气再循环量)的EGR阀52a设置在EGR管52中。电致动器52b使EGR阀52a执行打开和关闭作用。在EGR阀52a完全打开时使EGR量最大化并且在EGR阀52a完全关闭时使该EGR量到达0。
来自进气管51的新鲜空气和来自EGR管52的再循环废气借助进气歧管51m被分配到各自气缸#1到#4中。借助排气歧管53m来收集校正来自各自气缸#1到#4中的废气。然后，一部分废气流入到EGR管52中并且进行再循环，而其它部分通过排气管53被排出。EGR冷却器52c设置在EGR管52中，以冷却循环废气，因此减少了再循环废气的体积(即增大了密度)。因此，EGR冷却器52c提高了流入到燃烧室中的进气的充气效率。
调节流入到燃烧室中的进气中的新鲜空气的流动速度的节气门51a设置在位于EGR管52连接到进气管51上的位置的上游处的进气管51中。电致动器(未示出)使节气门51a执行打开—关闭作用。在节气门51a完全打开时使新鲜空气量最大化并且在节气门51a完全关闭时使该新鲜量到达0。
涡轮增压器54(一种增压器)设置在进气管51和排气管53之间。涡轮增压器54具有设置在进气管51中的压缩机叶轮54a和设置在排气管53中的涡轮机叶轮54b。压缩机叶轮54a和涡轮机叶轮54b通过轴54c连接。在涡轮增压器54中，借助流过排气管53的废气使涡轮机叶轮54b旋转，及旋转力通过轴54c被传递到压缩机叶轮54a中。借助压缩机叶轮54a压缩流过进气管51内部的进气，及执行增压。由涡轮增压器54增压过的空气借助中间冷却器55来冷却，然后被供给到中间冷却器55的下游侧中。中间冷却器55冷却进气从而减小进气的体积(即增大密度)，因此提高流入到燃烧室中的进气的充气效率。
用来净化废气的净化装置56被固定到位于涡轮机叶轮54b下游处的排气管53上。例如，净化装置56可以是用来收集废气中的颗粒物质的DPF(柴油机颗粒过滤器)、用来净化废气中的NOx的NOx催化剂、用来净化废气中的HC和CO的氧化催化剂等等。空气滤清器57设置在位于压缩机叶轮54a上游处的进气管51中，以除去包含在进气中的外来杂质。
在由各自气缸#1到#4所产生的输出扭矩中可以产生变化。如上所述那样，除了喷射量变化之外，气缸之间的输出扭矩变化(扭矩变化)的因素还包括EGR分配变化。因此，在本实施例中，根据所计算出的EGR分配变化量，借助在发动机安装在机动车中的实际汽车的状态下计算EGR分配变化量和借助所计算的EGR分配变化量改变和储存喷射控制映射图M的数据(喷射规律)来执行学习。
之后，参照图6到11来解释用来计算EGR分配变化量和学习映射图M的处理过程。例如，ECU30的微型计算机在预定循环(例如微型计算机的计算循环)中或者在每个预定曲柄角度上重复地执行图6和10的处理。
首先，解释图6和10的处理的概要。图6的处理是用来在EGR阀52a完全关闭时执行各自气缸中的小量喷射的处理，因此计算出气缸特性变化量，从该气缸特性变化量中除去EGR分配变化量的成分。例如，气缸特性变化包括气缸内的各种各样摩擦的变化、气缸压缩比的变化等等。图10的处理是用来根据在怠速工作时期期间所探测到的喷射量探测值和扭矩探测值计算出EGR分配变化量的处理，该分配变化量包括气缸特性变化量的成分。执行从由图10的处理所计算出的EGR分配变化量中减去由图6的处理所计算出的气缸特性变化量的校正，从而从EGR分配变化量中除去气缸特性变化量的成分，因此高精确度地得到EGR分配变化量。
接下来，解释图6的处理的细节。在一系列处理中，首先在S20中，确定学习条件是否得到满足。例如，学习条件包括非喷射减速时期的产生，在该减速时期内，加速器释放，机动车到达减速状态，及执行燃料切断控制。此外，即使在减速状态没有产生时，如果非喷射状态产生了，那么该学习条件可以得到满足。在确定学习条件得到满足(S20：是)时，为气缸#1到#4中的每一个执行随后的S21到S26的处理。
在下面的S21中，EGR阀52a完全关闭从而使EGR量到达0。在下面的S22(小量喷射控制部分)中，借助控制喷射器20的驱动来执行用来只打开和关闭喷射孔20f一次的单级喷射(单次喷射(single-shotinjection))。即，与机动车驾驶员的加速器操纵无关地执行用于学习的小量喷射的单次喷射(sing shot)。预定的较小燃料量通过用于学习的小量喷射来喷射。更加详细地说，由燃料压力传感器20a所探测到的燃料压力和该较小燃料量(即用于学习的小量喷射量)来计算出喷射器20的命令喷射时期，及根据命令喷射时期来执行喷射器20的打开工作。
上述小量喷射表示喷射量小于主喷射的喷射如在主喷射之前或者之后所执行的引燃喷射、预喷射和后继喷射。主喷射主要产生通过加速器工作所需要的输出扭矩。在本实施例中，较小的喷射量设定成2mm3/st。此外，可以设定多种的较小喷射量，及为多种较小的喷射量中的每一个执行下面S23到S26的处理。
在下面S23中，使用曲柄角度传感器42(扭矩探测部件)来探测由小量喷射的燃烧所产生的曲轴41的旋转速度增大量。例如，在执行第一气缸#1的喷射器20(#1)的小量喷射时，在假设没有执行小量喷射的情况下小量喷射正时时的旋转速度被表示为ω(i-1)+a*t，其中ω(i-1)是在小量喷射正时之前720°CA的另一个正时(i-1)时的旋转速度，a是在另一个正时(i-1)时的旋转速度的减小速度，及t是到达小量喷射旋转720°CA所需要的时间。
因此，使用在执行小量喷射时的旋转速度ω(i)，借助公式Δω＝ω(i)—ω(i-1)—a*t计算出伴随着小量喷射的旋转增大量Δω(参见图7的部分(b))。图7的部分(a)示出了喷射命令INJ的脉冲信号和示出这样的情况，即在该情况下，在非喷射状态期间输出小量喷射指令。图7的部分(b)示出了小量喷射所导致的旋转速度NE的变化，及图7的部分(c)是正时图，它示出了小量喷射所导致的输出扭矩Trq的变化。在本实施例中，如图7所示那样，在相同的减速时期期间以一些预定间隔(或者以一个预定的间隔)按照气缸#1、#3、#4和#2的顺序(即这样的顺序，按照该顺序来执行燃烧冲程)在各自气缸中连续地执行小量喷射。
在下面S24中，通过燃料压力传感器20a(喷射量探测部件)探测小量喷射所产生的入口压力P的波动(参见图8的部分(c))。图8的部分(a)示出了根据小量喷射命令供给到电磁线圈20b中的驱动电流I的变化。图8的部分(b)示出了由小量喷射所导致的、来自喷射孔20f的燃料的燃料喷射率R的变化。图8的部分(c)示出了由喷射率R的变化所导致的燃料压力传感器20a的探测值(入口压力P)的变化。
借助独立于图6的处理的子程序处理来执行S24中的燃料压力波动的探测。以这样足够短的间隔借助子程序处理连续地得到燃料压力传感器20a的传感器输出是理想的，从而可以画出传感器输出的压力转变波形的轮廓。示例轮廓示出在图8的部分(c)中。更加具体地说，优选地应该以短于50微秒(或者更加优选为20微秒)的间隔连续得到传感器输出应该。
在下面S25中，根据在S23中所探测到的旋转增大量Δω为每个气缸计算出由小量喷射实际所导致的输出扭矩的增大量ΔTrq1到ΔTrq4中的每一个(参见图7的部分(c))。例如，借助公式ΔTrq1＝bΔω(b是正系数)或者借助映射图来计算出输出扭矩的增大量ΔTrq1。根据除了旋转增大量Δω以外的参数(例如发动机冷却剂温度)通过执行校正可以计算出输出扭矩的增大量ΔTrq1到ΔTrq4。
在下面S26中，根据在S24中所探测到的入口压力P的波动为各自气缸计算出通过这些小量喷射所喷射的燃料的喷射量ΔQ1到ΔQ4。例如，由图8的部分(c)所示的入口压力P的波动估计出图8的部分(b)所示的喷射率R的变化。计算出位于估计喷射率变化之外的、图8的部分(b)所示的阴影部分的面积，以作为喷射量ΔQ(例如ΔQ1)。如上所述那样可以估计出喷射率R的变化，因为在由燃料压力传感器20a所探测到的压力(入口压力)的波动和喷射率R的变化之间具有相互关系，如下面所解释的那样。
即，在驱动电流I流过电磁线圈20b之后如图8的部分(a)所示那样和在喷射率R在正时R3上开始增大之前，由燃料压力传感器20a所探测到的压力P在改变点P1上下降。这是由于，控制阀23打开泄漏孔24并且在正时P1上执行油压室Cd的压力减少处理。然后，在油压室Cd足够被减压时，从改变点P1开始的压力减少在改变点P2上停止一次。
然后，当喷射率R在正时R3上开始增大时，所探测到的压力P在改变点P3上开始减小。然后，当喷射率R到达正时R4处的最大喷射率时，所探测到的压力P的减少在改变点P4上停止。从改变点P3到改变点P4的减少量大于从改变点P1到改变点P2的减少量。
然后，在喷射率R在正时R4上开始减少时，所探测到的压力P在改变点P4上开始增大。然后，当喷射率R变成0并且实际喷射在正时R5上结束时，所探测到的压力P的增大量在改变点P5上停止了。在改变点P5之后所探测到的压力P衰减了，同时在固定循环(未示出)中重复该减少和增大。
因此，借助探测由燃料压力传感器20a所探测到的压力P的波动中的改变点P3和P5可以估计出喷射率R的增大开始正时R3(喷射开始正时)和减少结束正时R5(喷射结束正时)。而且，根据下面将要解释的、探测压力P的波动和喷射率R的变化之间的相互关系，由探测压力P的波动可以估计出喷射率R的变化。
即，在从探测压力的改变点P3到改变点P4的压力减少率Pa和从喷射率R的改变点R4到改变点R4的喷射率增大率Ra之间具有相互关系。在从改变点P4到改变点P5的压力增大率Pβ和从改变点R4到改变点R5的喷射率减少率Rβ之间具有相互关系。在从改变点P3到改变点P4的压力减少量Pγ和从改变点R3到改变点R4的喷射率增大量Rγ之间具有相互关系。相应地，借助从由燃料压力传感器20a所探测到的压力P的波动中探测压力减少率Pa、压力增大率Pβ和压力减少量Pγ可以估计出喷射率增大率Ra、喷射率减少率Rβ和喷射率R的喷射率增大量Rγ。如上所述那样，可以估计出喷射率R的各种各样状态R3、R5、Ra、Rβ和Rγ，及最后，可以计算出作为图8的部分(b)所示的阴影部分的面积的实际喷射量ΔQ1。
在下面S27中，确定是否已为所有气缸#1到#4执行S22到S26的处理。在确定为所有气缸完成了S22到S26的处理时(S27：是S)，那么该过程前进到下面S28中。在确定上述处理还没有完成时(S27：否)，那么图6的处理就结束一次。
图9的部分(a)示出了按照在S22中所执行的小量喷射的命令在S26中所计算出的各自气缸的喷射量ΔQ1、ΔQ3、ΔQ4和ΔQ2。图9的部分(b)示出了按照在S22中所执行的小量喷射的命令在步骤S25中所计算出的各自气缸的扭矩增大量ΔTrq1、ΔTrq3、ΔTrq4和ΔTrq2。
在本实施例中，执行S22中的小量喷射，以致所有气缸的喷射量相互一致。因此，如图9的部分(a)所示那样，不会产生喷射量变化，而是该喷射量是相同的。因此，图9的部分(b)所示的气缸之间的扭矩增大量的变化(即扭矩增大量变化)不会影响喷射量变化，并且可以用由各自气缸特性的不同所产生的变化来表示。因此，可以计算出扭矩增大量变化量以作为气缸特性变化量。
而且，在借助完全关闭S21中的EGR阀而使EGR量到达0的状态下，执行S22中的小量喷射。因此，图9的部分(b)所示的扭矩增大量变化不会影响EGR分配变化(由图5的实线L1来示出)。可以确定从上述那样所计算出的气缸特性变化量中去掉EGR分配变化量的成分。
因此，在S28(气缸特性变化量计算部件)中，根据在S25中所计算出的实际输出扭矩增大量ΔTrq1到ΔTrq4计算出气缸特性变化量。S28中的计算结果作为计算结果被处理，从该计算结果中去掉EGR分配变化量的成分。
更加具体地说，计算出各自气缸的扭矩增大量ΔTrq1到ΔTrq4的平均值Tave以作为基本值。然后，作为各自扭矩增大量ΔTrq1到ΔTrq4与平均值Tave之间的偏差的变化量被计算出以作为各自扭矩增大量ΔTrq1到ΔTrq4的变化量。例如，第一气缸#1的变化量是ΔTrq1减去Tave。为各自气缸所计算出的变化量被表达为各自气缸的特性值。在加上变化量(特性值)时，确定相应气缸(图9的部分(b)中所示的例子中的气缸#1和#4)的特性是可燃性好于基准特性的特性。在减去变化量时，确定相应气缸(图9的部分(b)所示的例子中的气缸#3)的特性是可燃性差于基准特性的特性。
在各自气缸的喷射量相同(如本实施例一样)的状态下执行小量喷射时，可以省去S24和S26的处理。但是，在这种情况下，需要执行学习(在下文中，称为喷射量学习)以根据燃料压力传感器20a的探测压力P(如图8所示那样)相对于在图3的S12中所设定的喷射命令值计算出实际喷射量并且根据所计算出的实际喷射量与由喷射命令值所命令的命令喷射量之间的偏差改变和储存喷射控制映射图M的数据。这是因为，可以保证，借助执行喷射量学习使各自气缸的喷射量相等。
即，如果执行喷射量学习，那么使由喷射器20的个体不同和老化退化等等所导致的、这些气缸之间的喷射量的变化量(喷射量变化量)被消除。改变与喷射时的各种各样条件(例如发动机旋转速度NE、喷射量Q、喷射器20的数目(#1到#4)和环境条件如发动机冷却剂温度)相对应的、映射图M中的数据(例如图4所示的数据D1)的喷射规律(这些喷射中的每一个的喷射级的数目、喷射正时和喷射量等等)以在执行喷射量学习时实现理想的输出扭矩和排放状态是优选的。
在下面S29中，根据在S28中所计算出的气缸特性变化量，借助改变和储存上述喷射控制映射图M中的和图4所示的数据(喷射规律)执行学习。更加具体地说，与小量喷射时的各种各样条件(例如，发动机旋转速度NE、小量喷射量ΔQ、喷射器20的数目(#1到#4)和环境条件如发动机冷却剂温度)相对应的、映射图M中的数据的喷射规律(这些喷射中的每一个的喷射级的数目、喷射正时和喷射量等等)被改变以实现理想的输出扭矩和排放状态。
在图9的部分(b)所示的扭矩变化(气缸特性变化)的情况下，确定气缸#1和#4中的每一个的特性是具有较好的可燃性的特性。因此，在这种情况下，与气缸#1和#4相对应的、映射图M的所有数据应该优选地被改变以抑制燃烧并且被学习。例如，该数据可以被改变以延迟引燃喷射或者主喷射的喷射开始正时。
确定气缸#3的特性是可燃性较差的特性。因此，在这种情况下，与气缸#3相对应的映射图M的所有数据应该优选地被改变以促进燃烧并且被学习。例如，数据可以被改变以使引燃喷射或者主喷射的喷射开始正时提前。第二气缸#2的平均值Tave的变化量是0。相应地，在与气缸#2相对应的映射图M中没有执行S29中的变化。
接下来，解释图10的处理的细节。在一系列处理中，首先在S30中，确定学习条件是否得到满足。例如在加速器没有进行工作、机动车停止运转和发动机处于使发动机工作在最小旋转速度(在该最小旋转速度上，发动机没有停止)上的怠速工作状态时，学习条件得到满足。在确定该学习条件得到满足时(S30：是)，该过程前进到S31中以执行下面将解释的FCCB校正。
接下来，参照图11来解释FCCB校正。图11的部分(a)示出了在没有执行FCCB校正时各自气缸的旋转波动。图11的部分(b)示出了在执行FCCB校正时各自气缸的旋转波动。图11的部分(a)所示的旋转波动借助图11的部分(b)中的虚线来表示。
如图11的部分(a)所示那样，在各自气缸#1到#4中的每一个中重复地产生旋转增大和旋转减少。旋转波动在图11的部分(a)所示的这些气缸之间改变。在这种情况下，各自气缸#1到#4的旋转波动量各自用标号ΔNE1、ΔNE2、ΔNE3和ΔNE4表示。借助把FCCB校正应用到各自气缸的燃料喷射量中，旋转波动量被平滑从而基本上相互相等，如图11的部分(b)所示那样。在这种情况下，实际上，计算出所有气缸的旋转波动量ΔNE1到ΔNE4的平均值和各自气缸的旋转波动量ΔNE1到ΔNE4之间的差值，并且根据这些差值来计算出FCCB校正值。
在下面S32中(喷射量探测部件)，通过燃料压力传感器20a来探测由FCCB校正所校正过的喷射量的喷射所产生的入口压力P的波动(参照图8的部分(c))。借助与图6的S24相同的、与图10的处理相分开的子程序处理来执行该探测。
在下面的S33中，根据在S32中所探测到的入口压力P的波动为各自气缸计算出在FCCB校正之后的喷射量Q1到Q4。计算方法与图6的S26相同。例如，由图8的部分(c)所示的入口压力P的波动估计出图8的部分(b)所示的喷射率R的变化。然后，计算出位于估计喷射率变化之外的图8的部分(b)所示的阴影部分的面积，以作为喷射量Q1。因此，如图9的部分(c)所示那样，可以得到在FCCB校正之后的喷射量变化量。
如果借助FCCB校正使旋转波动量被消除从而基本上相互相等，那么可以说使各自气缸的输出扭矩值相互相等。因此，可以说，在输出扭矩值相等的状态下所产生的喷射量改变量由EGR分配变化量和气缸特性改变量来产生。即，可以说，图9的部分(c)所示的喷射量改变量是EGR分配改变量的成分和气缸特性改变量的成分的总和。
例如，计算出各自气缸的喷射量Q1到Q4的平均值Qave以作为基准值。然后，计算出作为喷射量Q1到Q4与平均值Qave之间的偏差的改变量。例如，第一气缸#1的改变量是Q1—Qave。为每个气缸所计算出的改变量表示为该气缸的EGR分配改变量和气缸特性改变量的总和。在加上改变量时，确定相应气缸(图9的部分(c)所示的例子中的气缸#1和#3)的特性是可燃性差于基准特性的特性。在减去改变量时，确定相应气缸(图9的部分(c)所示的例子中的气缸#4和#2)的特性是可燃性好于基准特性的特性。
如上所述那样，从在图6的S28中所计算出的、图9的部分(b)所示的扭矩改变量(气缸特性改变量)去掉EGR分配改变量的成分。考虑到这点，在下面的S34中(EGR分配改变计算部件)，借助从在S33中所计算出的、示出在图9的部分(c)中的喷射量改变量(即EGR分配改变量和气缸特性改变量的总和)减去在S28中所计算出的并且示出在图9的部分(b)中的气缸特性改变量，计算出EGR分配改变量。
在下面S35中(喷射规律校正部件，学习部件)，根据在S34中所计算出的EGR分配改变量，借助改变和储存数据(喷射规律)(该数据被储存在上述的喷射控制映射图M中并且示出在图4中)来执行学习。更加具体地说，与FCCB校正时的各种各样的条件(例如，发动机旋转速度NE、喷射量Q、喷射器20的数目(#1到#4)和环境条件如发动机冷却剂温度)相对应的、映射图M中的数据中的喷射规律(这些喷射中的每一个的喷射级的数目、喷射正时和喷射量等等)被改变以实现理想的输出扭矩和排放状态。
在本实施例中，映射图M中的数据被改变并且被学习从而消除(减少)所计算出的EGR分配改变量。根据所计算出的EGR分配改变量校正并且学习映射图M中的数据，因此引燃喷射或者主喷射的喷射开始正时在EGR分配量相对较大的气缸内被提前，并且引燃喷射或者主喷射的喷射开始正时在EGR分配量相对较小的气缸内被延迟。
上述实施例产生了下面的效果。
(1)为各自气缸探测等于瞬时扭矩值的旋转波动量ΔNE1到ΔNE4，执行FCCB校正从而相等地消除旋转波动量ΔNE1到ΔNE4，及为各自气缸(在S32、S33中)探测在FCCB校正之后的喷射量Q1到Q4。借助FCCB校正，在旋转波动量(输出扭矩值)相互相等的状态下，产生所探测到的喷射量Q1到Q4的改变量。因此，可以说，所探测到的喷射量Q1到Q4的改变量基本上反映EGR分配改变量。
因此，可以计算出示出在图9的部分(c)中的喷射量Q1到Q4的改变量以作为EGR分配改变量(在S34中)。根据所计算出的EGR分配改变量学习喷射控制映射图M的数据(在S35中)。相应地，可以高精确度地控制内燃机的输出扭矩和排放状态。
(2)借助示出在图6中的、与图10所示的FCCB校正的处理相分开的、小量喷射的处理，计算出示出在图9的部分(b)中的气缸特性改变量(从改变量中去掉EGR分配改变量和喷射量改变量的成分)(在S28中)。借助从上述喷射量Q1到Q4的改变量(示出在图9的部分(c)中)中减去气缸特性改变量(示出在图9的部分(b)中)，计算出(校正)EGR分配改变量。因此，从由FCCB校正之后的喷射量Q1到Q4的改变量中所计算出的EGR分配改变量中去掉气缸特性改变量的成分。其结果是，可以高精确度地得到EGR分配改变量。
(3)借助图6所示的小量喷射处理中的小量喷射来增大输出扭矩，及探测那个时间上的扭矩增大量ΔTrq1???到ΔTrq4和小量喷射量ΔQ1到ΔQ4(在S23、S24中)。执行小量喷射，因此所有气缸的喷射量相互相等(在S22中)。因此，可以确定，示出在图9的部分(b)中的、气缸之间的扭矩增大量的改变量不是由喷射量改变量来产生，而是由各自气缸的特性的不同来产生。因此，计算出扭矩增大量改变量以作为气缸特性改变量(在S28中)。根据以这种方式所计算出的气缸特性改变量来学习喷射控制映射图M的数据。相应地，可以高精确度地执行燃料喷射控制，因此可以实现理想输出扭矩和排放状态。
(4)根据旋转波动量ΔNE1到ΔNE4(它们等同于扭矩探测值)和在怠速工作时期期间所探测到的、燃料压力传感器20a的探测压力(它等同于喷射量探测值)，计算出基本上反映EGR分配改变量的、在FCCB校正之后的喷射量Q1到Q4，其中在该怠速工作时期内，这些探测值受扭矩改变量的影响较小。因此，可以减小S34中的EGR分配改变量的计算结果的扭矩改变量成分的包含程度。其结果是，可以高精确度地得到EGR分配改变量。
(5)在S21中执行小量喷射时，在上述减速时期期间连续地执行各自气缸的小量喷射。相应地，在各种各样条件如小量喷射时的燃料温度在所有气缸之间是相等的状态下可以计算出扭矩增大量改变量(气缸特性改变量)。其结果是，可以高精确度地得到图9的部分(b)所示的气缸特性改变量，及最后可以高精确度地得到EGR分配改变量。
(6)即使根据在S34中所计算出的EGR分配改变量改变EGR阀52a或者节气门51a的开度设定，但是不会执行与每个气缸的特性相对应的该改变(学习)，因为借助进气歧管51m使再循环废气量和新鲜空气量被分配到各自气缸#1到#4中。如之相反的是，在本实施例中，根据在S34中所计算出的EGR分配改变量来改变和学习喷射开始正时。因此，根据每个气缸的特性可以改变和学习每个气缸的映射图。
(7)计算出在FCCB校正之后的各自气缸的喷射量Q1到Q4的平均值Qave(即各自气缸的EGR分配量的平均值)以作为基准值。作为喷射量Q1到Q4与平均值Qave之间的偏差的改变量被计算出以作为各自气缸的EGR分配改变量。因此，不需要借助适应等等来设定基准值，因此减少了EGR分配改变量的计算过程负担。
(8)与共轨12相比，燃料压力传感器20a布置成更加靠近喷射孔20f。相应地，可以高精确度地探测到由来自喷射孔20f的小量喷射所产生的燃料压力波动。因此，可以由所探测到的燃料压力波动高精确度地计算出喷射率的变化，并且最后在S26和S33中可以高精确度地计算出实际喷射量ΔQ1到ΔQ4。其结果是，可以高精确度地得到EGR分配改变量。
根据本实施例，燃料压力传感器20a固定到喷射器20中。因此，与在燃料压力传感器20a固定到连接共轨12和喷射器20的高压管14上的情况下相比，燃料压力传感器20a的固定位置更加靠近喷射孔20f。相应地，与在喷射孔20f内的压力波动在高压管14中进行衰减之后探测压力波动的情况相比，可以更加合适地探测喷射孔20f中的压力波动。
接下来，解释本发明的第二实施例。作为计算气缸特性改变量(从该改变量去掉EGR分配改变量的成分)的方法，上述第一实施例采用了根据如图6所示那样在怠速工作时期内执行小量喷射时所探测到的扭矩探测值和喷射量探测值来计算上述气缸特性改变量的方法。相反，第二实施例采用了根据在机动车进行正常运转期间所探测到的扭矩探测值和喷射量探测值来计算气缸特性改变量的方法，其中从该改变量中去掉EGR分配改变量的成分。
之后，参照图9的部分(d)和图12来解释本实施例的处理的内容，重点解释与第一实施例的图10的不同之处。
图10的S30使用了怠速工况作为学习条件处于进程行中的状态。在本实施例中，除了怠速工况处于进行中的情况之外，在没有产生非正常条件如超速条件的情况下正常运转处于进行中时确定学习条件得到满足。然后，使这些喷射量相等，以致根据燃料压力传感器20a的探测压力所计算出的这些喷射量(这些喷射量中的每一个等同于图8的部分(b)所示的阴影部分的面积)在各自气缸之间相互一致(借助喷射控制部件)。借助完全关闭EGR阀52a使EGR量到达0。
然后，与在S31中所执行的与各自气缸#1到#4相对应的旋转波动量ΔNE1、ΔNE2、ΔNE3和ΔNE4的探测处理一样，执行用来探测由图12中的实线所示出的、与气缸#1到#4相对应的旋转速度NE1、NE2、NE3和NE4的处理。在如上所述那样这些喷射量相等并且EGR量是0时，探测旋转速度NE1到NE4。因此，只在旋转速度NE1到NE4的探测时期期间，可以实现这些喷射量和EGR的这些状态。在这里没有执行与旋转速度NE1到NE4的改变量相对应的FCCB校正。
在本实施例中如下面那样改变第一实施例的图10的S32到S34的处理。首先，执行如上所述那样所探测到的旋转速度NE1到NE4的微分工作。图12中的虚线NEtrq1、NEtrq2、NEtrq3和NEtrq4示出了微分工作的结果。微分值相当于各自气缸的瞬时扭矩值。
然后，为各自气缸执行瞬时扭矩等值NEtrq1到NEtrq4的积分工作。积分范围是与每个气缸的燃烧冲程(用图12的“Cst”来表示)相对应的曲柄角度(即180°CA)。优选地与曲柄角度同步地执行积分工作。图12的阴影部分的面积示出了气缸#1的瞬时扭矩等值NEtrq1的积分工作的结果。各自气缸的积分值等同于各自气缸的作功量W1、W2、W3和W4。图9的部分(d)示出了作功量W1到W4的改变量。
由于借助FCCB校正可以基本上相等地消除旋转波动量，因此可以说，在这些喷射量相等的状态下所产生的作功量W1到W4的改变量借助EGR分配改变量和气缸特性改变量来产生。即，可以说，在图9的部分(d)所示的作功量W1到W4的改变量是EGR分配改变量的成分和气缸特性改变量的成分的总和。
如上所述那样，从在图6的S28中所计算出的、图9的部分(b)所示的扭矩改变量(气缸特性改变量)中去掉EGR分配改变量的成分。因此，借助从图9的部分(d)所示的作功量W1到W4的改变量(即EGR分配改变量和气缸特性改变量的总和)中减去气缸特性改变量(该改变量在S28中被计算出并且示出在图9的部分(b))来计算出EGR分配改变量。
然后，与图10的S35一样，根据上述那样所计算出的EGR分配改变量，借助改变和储存上述喷射控制映射图M中所储存的并示出在图4中的数据(喷射规律)来执行学习。
在本实施例中，各自气缸的作功量W1到W4的平均值Wave被计算出以作为基准值，及计算出作为作功量W1到W4与平均值Wave之间的偏差的改变量。例如，第一气缸#1的改变量是W1—Wave。为每个气缸所计算出的改变量表示为气缸的EGR分配改变量和气缸特性改变量的总和。在加上该改变量时，确定相应气缸(图9的部分(d)所示的例子中的气缸#4和#2)的特性是可燃性好于基准特性的特性。在减去该改变量时，确定相应气缸(图9的部分(d)所示的例子中的气缸#1和#3)的特性是可燃性差于基准特性的特性。
在上述第一实施例中，根据在怠速工作时期期间所探测到的旋转波动量△NE1到△NE4(它们等同于扭矩探测值)和燃料压力传感器20a的探测压力(它们等同于喷射量探测值)计算出EGR分配改变量，其中在该怠速工作时期内，这些探测值受扭矩改变量的影响较小。相反，在本实施例中，根据在正常运转期间所探测到的旋转速度NE1到NE4(它们等同于扭矩探测值)和燃料压力传感器20a的探测压力(它们等同于喷射量探测值)来计算出EGR分配改变量。因此，具有这样的关心，这些探测值受到扭矩改变的影响。
因此，在本实施例中，等同于在各自气缸中所产生的扭矩值的值(名义值)事先被储存在映射图中，并且借助从各自作功量W1到W4中减去名义值来执行校正。通过这种结构，可以防止所计算出的EGR分配改变量包括扭矩改变量的成分。在上述名义值被储存在每个气缸的映射图中时，以不同的方式为旋转速度和喷射量的每个区域储存名义值是理想的。
因此，本实施例也可以产生与第一实施例的各种各样效果相类似的效果。在第一实施例中，只为怠速工作的低旋转速度得到S34中的EGR分配改变量的计算结果。因此，只可以校正(学习)与怠速工作的旋转速度范围相对应的映射图M中的区域。相反，根据本实施例，不仅在怠速工作期间，而且在正常运转期间，都可以计算出EGR分配改变量。即，在发动机旋转速度的较宽范围内可以计算出EGR分配改变量。因此，在较宽的范围内可以校正(学习)映射图M。
例如，上述实施例可以改变和执行如下。而且，本发明不局限于上述实施例。各自实施例的特性控制内容可以任意地结合。
在上述实施例中，在非喷射运转期间执行图6的S22中的小量喷射控制。即，S20设定非喷射运转作为学习条件处于进行中状态。此外，可以废除非喷射运转处于进行中的条件，及在喷射运转期间可以执行S22中的小量喷射控制。
在这种情况下，与加速器操作量ACCP无关地事先所设定的较小的量被加入到喷射量中，该喷射量根据驾驶员的加速器操纵量ACCP、发动机旋转速度NE等等来计算出。在S22中喷射在这种方式中增加了较小量的燃料量的燃料。然后，在S23中，探测到从与喷射量增大之前的喷射量相对应的发动机旋转速度到与增大之后的喷射量相对应的发动机旋转速度的增大量。借助把因此所探测到的增大量作为伴随小量喷射的旋转增大量Δω(参见图7的部分(b))，可以执行S24的处理。
在上述实施例中，根据EGR分配改变量来改变和学习喷射开始正时。此外，除了喷射开始正时之外或者代替喷射开始正时，例如，还可以改变和学习喷射规律如喷射量或者多级喷射情况下的喷射级数目。
在上述实施例中，实际上使用由图6的处理所计算出的气缸特性改变量来改变图4的映射图M的数据。此外，在相同条件如发动机旋转速度NE的情况下，可以执行多次小量喷射，及可以执行为各自小量喷射所计算出的气缸特性改变量的值的积分平均值。然后，使用通过积分平均值所得到的气缸特性改变量，可以改变图4的映射图M的数据。通过这种结构，与实际上使用由在每个气缸中进行单级燃料喷射所得到的气缸特性改变量的计算结果来执行映射图M的数据改变的情况相比，可以减少与在S22中探测的扭矩增大量和在S23中探测的喷射量有关的探测错误的影响。其结果是，可以得到受探测错误影响较小的映射图M。
同样地，可以多次执行S31到S34的EGR分配改变量的一系列计算过程，及使用由对这些计算结果进行均分所得到的EGR分配改变量可以改变图4的映射图M的数据。还通过这种结构，可以减少探测错误的影响。其结果是，可以得到受探测错误影响较小的映射图M。
在上述实施例中，在执行S21中的小量喷射时，各自气缸的小量喷射的喷射量是相等的。因此，在喷射量改变量到达0的状态下，根据扭矩增大量改变量，计算出气缸特性改变量。此外，在没有使小量喷射的喷射量相等的情况下，可以执行图6的处理。在这种情况下，与图9的部分(a)不相同地改变各自气缸的喷射量ΔQ1到ΔQ4的值。但是，根据图9的部分(b)所示的喷射量改变量和扭矩增大量改变量可以计算出气缸特性改变量。
例如，为每个气缸计算出扭矩增大量ΔTrq1对喷射量ΔQ1的比率，以作为气缸特性值，及计算出在这些气缸之间的、所计算出的气缸特性值的改变量以作为气缸特性改变量。此外，可以计算出由喷射量ΔQ1所转换来的扭矩增大量，及可以计算出由在S24中所计算出的扭矩增大量ΔTrq1所转换来的扭矩增大量的偏差，以作为每个气缸的气缸特性值。可以计算出在这些气缸之间的、所计算出的气缸特性值的改变量，以作为气缸特性改变量。
为了把燃料压力传感器20a固定到喷射器20中，在上述实施例中，燃料压力传感器20a被固定到喷射器20的燃料入口22中。此外，如图2的点划线200a所示那样，压力传感器200a可以安装在壳体20e的内部中以探测内部燃料通道25内的燃料压力，该燃料通道25从燃料入口22延伸到喷射孔20f中。
与燃料压力传感器200a安装在壳体20e内部的情况相比，在如上所述那样把燃料压力传感器20a固定到燃料入口22中的情况下，可以简化压力传感器20a的固定结构。在燃料压力传感器200a安装在壳体20e内时，与燃料压力传感器20a固定到燃料入口22中的情况相比，燃料压力传感器200a的固定位置更加靠近喷射孔20f。因此，可以更加合适地探测到喷射孔20f中的压力波动。
燃料压力传感器20a可以固定到高压管14中。在这种情况下，把燃料压力传感器20a固定到与共轨12相隔一个预定距离的位置上是优选的。
流动率限制部件可以设置在共轨12和高压管14之间，以限制从共轨12流动到高压管14中的燃料的流动率。在由于燃料泄漏(该燃料泄漏是由于损坏了高压管14、喷射器20等等而导致的)而导致过量燃料流出时，流动率限制部件进行工作以阻塞流动通道。例如，流动率限制部件可以由阀件如球体构成，在产生过大流动率时该球体阻塞流动通道。此外，可以采用由孔12a(燃料脉冲减少部件)和流动率限制部件结合成一体来构成的流动阻尼器。
代替相对于燃料流动方向把燃料压力传感器20a布置在孔和流动率限制部件的下游的结构，燃料压力传感器20a可以布置在孔和流动率限制部件中的至少一个的下游上。
可以使用任意数目的燃料压力传感器20a。例如，两个或者更多传感器20a可以设置到一个气缸的燃料流动通道中。除了上述燃料压力传感器20a之外，可以设置用来探测共轨12内的压力的共轨压力传感器。
代替图2所示的电磁驱动喷射器20，可以使用压电驱动喷射器。此外，也可以使用不会导致从泄漏孔24等等进行压力泄漏的喷射器如直接作用的喷射器，该直接作用的喷射器不通过油压室Cd来传递驱动功率(例如，近几年来所开发的、直接作用的压电喷射器)。在使用直接作用的喷射器的情况下，有利于喷射率的控制。
根据用途等等也可以任意地改进作为控制目标的发动机的种类和系统结构。在上述实施例中，本发明应用到作为例子的柴油机中。但是，例如，本发明也可以主要以相同的方式应用到火花点火的汽油机(更加具体地说，直喷式发动机)或者类似装置上。例如，直喷式汽油机的燃料喷射系统一般具有以高压状态储存燃料(汽油)的输送管。在该系统中，把燃料从燃料泵泵送到输送管中，及输送管中的高压燃料被分配到多个喷射器20中并且被喷射和供给到发动机的燃烧室中。在这个系统中，输送管与蓄压器相对应。本发明的该装置和系统不仅可以应用到把燃料直接喷射到气缸中的喷射器中，而且还可以应用到这样的喷射器中，即该喷射器把燃料喷射到发动机的进气通道或者排气通道中。
尽管结合目前认为是最实用的优选实施例描述了本发明，但是应该知道，本发明不局限于公开的实施例，而是相反，本发明用来覆盖包括在附加权利要求的精神实质和范围内的、各种各样的改进和等同布置。

Claims (13)

1.一种多缸内燃机的废气再循环分配改变量探测装置，该内燃机具有多个气缸和分别设置到这些气缸中的多个喷射器，内燃机被构造来将再循环的废气分配到各自气缸中，该废气从排气系统被再循环到进气系统中，该废气再循环分配改变量探测装置包括：
扭矩探测部件，用于探测由从喷射器所喷射的燃料的燃烧所产生的瞬时扭矩或者探测与每个气缸的瞬时扭矩有关的物理量；
喷射量探测部件，用于探测喷射燃料的实际喷射量或者与每个气缸的喷射量有关的物理量；
废气再循环分配改变量计算部件，用于根据这些气缸之间的、扭矩探测部件的扭矩探测值的改变量和这些气缸之间的、喷射量探测部件的喷射量探测值的改变量来计算出废气再循环分配改变量以作为再循环到各自气缸中的废气的分配改变量；
其中，所述废气再循环分配改变量探测装置还包括：
喷射控制部件，用于将相同量的燃料顺序地喷射到各自气缸中，因此所有气缸的喷射量探测值相互一致，其中，
扭矩探测部件探测由喷射控制部件所喷射的燃料的燃烧所产生的瞬时扭矩，或者探测与每个气缸的瞬时扭矩有关的物理量，及
废气再循环分配改变量计算部件计算出废气再循环分配改变量，同时使这些气缸之间的、喷射量探测部件的喷射量探测值的改变量到达零。
2.根据权利要求1所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，内燃机具有废气再循环阀，用于调节再循环废气的量，该废气再循环分配改变量探测装置还包括：
小量喷射控制部件，用于在各自气缸中顺序地执行小量喷射，从而在废气再循环阀完全关闭的状态下，与操纵无关地从每个喷射器中喷射小量的燃料，其中该操纵由驾驶员来执行以操纵内燃机；
气缸特性改变量计算部件，用于根据这些气缸之间的、小量喷射的实际喷射量的改变量或者与这些气缸之间的喷射量有关的物理量和在这些气缸之间的、由小量喷射所产生的输出扭矩的增大量的改变量或者与这些气缸之间的所述增大量相关的物理量来计算出气缸特性改变量以作为这些气缸之间的气缸特性的改变量，及
废气再循环分配改变量校正部件，用于借助从废气再循环分配改变量中减去气缸特性改变量来校正废气再循环分配改变量。
3.根据权利要求1所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
废气再循环分配改变量计算部件根据在内燃机安装于其中的机动车的怠速工作期间所探测到的扭矩探测值和喷射量探测值来计算出废气再循环分配改变量。
4.根据权利要求1所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
废气再循环分配改变量计算部件根据在内燃机安装于其中的机动车的正常运转期间所探测到的扭矩探测值和喷射量探测值来计算出废气再循环分配改变量。
5.根据权利要求1所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，还包括：
学习部件，该学习部件将废气再循环分配改变量储存在限定出废气再循环分配改变量和内燃机工作状态之间的关系的映射图中。
6.根据权利要求1所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，还包括：
喷射规律校正部件，该校正部件根据废气再循环分配改变量来校正从每个气缸的喷射器中所喷射出的燃料的喷射规律。
7.根据权利要求6所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
喷射规律校正部件根据废气再循环分配改变量来校正喷射规律，以使所计算出的废气再循环分配量相对较大的气缸的喷射开始正时提前，并且使所计算出的废气再循环分配量相对较小的气缸的喷射开始正时延迟。
8.根据权利要求1-7任一所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
内燃机被构造成把来自蓄积燃料的蓄压器中的燃料分配和供给到喷射器中，及
该喷射量探测部件是用来探测作为物理量的供给到喷射器中的燃料的压力的燃料压力传感器，及与蓄压器相比在更加靠近喷射孔的位置上布置在燃料通道中，该燃料通道从蓄压器延伸到喷射器的喷射孔中。
9.根据权利要求8所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
燃料压力传感器被固定到喷射器中。
10.根据权利要求9所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
燃料压力传感器被固定到喷射器的燃料入口中。
11.根据权利要求9所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
燃料压力传感器安装到喷射器的内部中，从而探测在内部燃料通道中的燃料压力，该内部燃料通道从喷射器的燃料入口延伸到喷射器的喷射孔中。
12.根据权利要求8所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
在从蓄压器延伸到喷射器的燃料入口中的燃料通道内设置一个孔，以衰减蓄压器内的燃料的压力脉冲，以及
燃料压力传感器相对于燃料流动方向被布置在所述孔的下游。
13.根据权利要求1所述的废气再循环分配改变量探测装置，其特征在于，
扭矩探测部件是用来探测作为物理量的内燃机输出轴的旋转速度的旋转速度传感器。
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