CN101418744B - 进气量校正设备 - Google Patents

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CN101418744B CN2008101708888A CN200810170888A CN101418744B CN 101418744 B CN101418744 B CN 101418744B CN 2008101708888 A CN2008101708888 A CN 2008101708888A CN 200810170888 A CN200810170888 A CN 200810170888A CN 101418744 B CN101418744 B CN 101418744B
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中田谦一郎
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Abstract

一种进气量校正设备基于燃料压力传感器(喷射量传感器)感测的喷射量感测值和A/F传感器(氧气浓度传感器)感测的氧气浓度感测值来对作为气流计(进气量传感器)的感测目标的进气量进行计算。所述进气量校正设备将以这种方式计算出的进气量计算值与所述气流计感测的进气量感测值之间的差值作为所述气流计的感测误差,并基于所述感测误差对所述气流计的进气量感测值进行校正。

Description

进气量校正设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种进气量校正设备,该进气量校正设备能够对利用进气量传感器感测的进气量感测值进行校正。
背景技术
[0002] 常规上,将各种各样传感器固定在内燃机的进气-排气系统上。这些各种各样的传感器包括进气量传感器,用于感测流入燃烧室中的进气量;氧气浓度传感器,用于感测排放气体中的氧气浓度;以及其它传感器。基于这些传感器的感测值来对内燃机的操作状态进行控制(例如,参见专利文献1 :JP-A-2007-2318^)。
[0003] 在这些传感器之中,进气量传感器会发生比较大的老化并且可能引起个体差异的变化。因此,常规上,已经需要在传感器出厂之后对该传感器的感测值进行校正。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种进气量校正设备,该进气量校正设备能够对用于内燃机的进气量传感器的感测值进行校正。
[0005] 根据本发明的一个方面,进气量校正设备具有进气量获取部分、喷射量获取部分、 氧气浓度获取部分、计算部分和进气量校正部分。
[0006] 进气量获取部分从进气量传感器处获取进气量感测值,该进气量传感器感测从进气系统流入内燃机燃烧室中的进气量。
[0007] 喷射量获取部分从喷射量传感器处获取喷射量感测值,该喷射量传感器感测从喷射器喷射出的燃料的喷射量或者感测与该喷射量有关的物理量(下文简称为喷射量)。
[0008] 氧气浓度获取部分从氧气浓度传感器处获取氧气浓度感测值,该氧气浓度传感器感测从内燃机排出的排放气体中的氧气浓度。
[0009] 计算部分对进气量传感器、喷射量传感器和氧气浓度传感器中的特定一个传感器的感测目标进行计算,该计算基于其它两个传感器的感测值。
[0010] 进气量校正部分基于计算部分所计算出的计算值与这些传感器中的所述特定一个传感器的感测值之间的差值来对进气量感测值进行校正。
[0011] 如上所述,专利文献1中描述的常规内燃机以及其它常规内燃机具有进气量传感器和氧气浓度传感器。根据本发明的上述方面,除了这些传感器之外,还为内燃机设置了感测燃料喷射量的喷射量传感器。
[0012] 本发明的发明人致力于以下方面,即可以基于进气量传感器、喷射量传感器和氧气浓度传感器中的任意两个传感器的感测值来计算出其余一个传感器的感测目标(这将在后面详细解释),并且还发明了上述设置喷射量传感器的方案。
[0013] 根据本发明的上述方面,设置了进气量校正部分,以用于根据这些传感器中的一个传感器的感测值与基于其它两个传感器的感测值所计算的计算值之间的差值来对进气量感测值进行校正。[0014] 下面,将针对图6所示的内燃机的情况、参照下面描述的表达式(1)一 (8)和表达式(7’ )来介绍为什么可以基于进气量传感器、喷射量传感器和氧气浓度传感器中的任意两个传感器的感测值计算出其余一个传感器的感测目标的原因。图6所示的内燃机是本发明的一个示例性实施例,并且本发明的实施例并不限于图6所示的内燃机。
[0015] 在下列表达式(1)一(8)中,变量χ表示空气的质量流率(下文简称为空气量), 而变量y表示氧气浓度。如图6所示,经过进气管51的新鲜空气的空气量xl和氧气浓度 yl可以用表达式(1)和(5)来表达。变量xl的值是进气量传感器47的感测目标,变量yl 的值是大气中的氧气浓度并且它是个已知值。
[0016] 经过EGR管52的重新循环的排放气体的空气量x2和氧气浓度y2可以用表达式 (2)和(6)来表达。进入空气是新鲜空气和重新循环的排放气体的混合物,该进入空气的空气量x3和氧气浓度y3可以用表达式C3)和(7)来表达。值x3是一个理论值,可以基于在活塞50b下降时的燃烧室50a的体积、吸气效率等在理论上计算出值x3。
[0017] 在EGR管52的上游,经过排气管53的一个部分的排放气体的空气量x4和氧气浓度y4可以用表达式(4)和(8)来表达。表达式(8)中的Q表示喷射到燃烧室50a中的燃料的喷射量,并且Q也是喷射量传感器20a的感测目标。值y4是氧气浓度传感器48的感测目标。
[0018]表达式(1):
[0019] xl =进气量传感器的感测目标
[0020] 表达式⑵:
[0021] x2 = x3-xl
[0022]表达式(3):
[0023] x3 =理论值(基于燃烧室的体积、吸气效率等计算出的理论值)
[0024] 表达式⑷:
[0025] x4 = x3
[0026]表达式(5):
[0027] yl =理论值(大气中的氧气浓度)
[0028] 表达式⑶:
[0029] y2 = y4
[0030]表达式(7):
[0031] y3 = (xl · yl+x2 · y2)/(xl+x2)
[0032]表达式(8):
[0033] y4 = f (x3, y3, Q)
[0034] 在表达式(8)中,值y4是氧气浓度传感器48的感测目标,并且通过氧气浓度感测值可以获知值y4。值χ3是理论值,并且它是已知的。值Q是喷射量传感器20a的感测目标,并且通过喷射量感测值可以获知值Q。由于表达式(8)中的值y4、x3、Q是已知的,因此剩余的变量y3的值也就知道了。
[0035] 通过使用表达式O),可以将表达式(7)转换成下面的表达式(7’ )。
[0036]表达式(7,):
[0037] y3 = (xl(yl-y2)+x3 ‘ y2)/x3[0038] 在表达式(7’)中,值y3如上所述是已知的。值yl是理论值,并且它是已知的。 值y2如上所述与值y4相同,并且它是已知的。值x3是理论值且它是已知的。由于表达式 (7’ )中的值y3、yl、y2、x3是已知的,因此剩余的变量Xl的值也就知道了。
[0039] 因此,值口、13、14、71、72、73在理论上都是已知的。因此,可以基于变量xl (进气量感测值)、变量Q (喷射量感测值)和变量y4(氧气浓度感测值)中的任意两个变量的值计算出剩余的一个变量的值。因此,可以说成是:可以基于进气量传感器、喷射量传感器和氧气浓度传感器中的任意两个传感器的感测值计算出其余一个传感器的感测目标。这不仅可以以类似方式应用于具有图6所示的EGR阀的柴油机,而且还可以应用于其它内燃机。
[0040] 根据本发明的另一方面,计算部分基于喷射量感测值和氧气浓度感测值来计算进气量。进气量校正部分基于由计算部分计算出的进气量计算值与进气量感测值之间的差值来对进气量感测值进行校正。
[0041] 根据本发明的另一方面,计算部分基于进气量感测值和喷射量感测值来计算氧气浓度。进气量校正部分基于由计算部分计算出的氧气浓度计算值与氧气浓度感测值之间的差值来对进气量感测值进行校正。
[0042] 可选择地,计算部分可以基于进气量感测值和氧气浓度感测值来计算喷射量,并且进气量校正部分可以基于由计算部分计算出的喷射量计算值与喷射量感测值之间的差值来对进气量感测值进行校正。
[0043] 根据本发明的另一方面,进气量校正设备还具有学习部分,该学习部分将进气量计算值与进气量感测值之间的差值看作是进气量感测值的误差,并且将该误差的值存储在图中,其中该图定义了所述误差与进气量之间的关系。对于这种结构,可以将误差在进气量传感器的整个感测范围中的值存储在该图中,并且对其进行学习。因此,可以在整个感测范围内校正进气量感测值。
[0044] 根据本发明下列七个方面之一,计算部分执行计算,并且进气量校正部分基于在内燃机的操作状态处于稳定的期间(即,稳定状态时间)感测的喷射量感测值、氧气浓度感测值和进气量感测值来执行校正。因此,可以防止所计算的作为进气量计算值与进气量感测值之间的差的值含有除进气量感测值的误差之外的、由其它因素(影响)引起的误差。因此,能够以很高的精度计算进气量感测值的误差,并且最终可以改善进气量校正部分的校正精度。
[0045] 根据本发明的另一方面,内燃机具有排放气体重新循环阀,用于对从排气系统重新循环到进气系统的排放气体重新循环量进行调节。通过将排放气体重新循环阀连续固定在全关闭状态时的时间作为稳定状态时间,来执行计算和校正。对于这种结构,可以利用所计算的作为进气量计算值与进气量感测值之间的差的值来消除EGR量的影响。因此,可以改善进气量校正部分的校正精度。
[0046] 根据本发明的另一方面,内燃机具有节流阀,该节流阀调节流入燃烧室中的进气量。通过将节流阀连续固定在全打开状态时的时间作为稳定状态时间,来执行计算和校正。 对于这种结构,可以利用所计算的作为进气量计算值与进气量感测值之间的差的值来消除节流阀打开程度的影响。因此,可以改善进气量校正部分的校正精度。
[0047] 根据本发明的另一方面,内燃机具有增压器,该增压器通过使用排放气体作为驱动力源来对进入空气进行增压。所述增压器被构造成能够对将排放气体的流体能转换成驱动力的转换率进行可变的设定。通过将所述增压器的转换率被连续设定在预定范围内的时间作为稳定状态时间,来执行计算和校正。对于这种结构,可以利用所计算的作为进气量计算值与进气量感测值之间的差的值来消除增压状态的变化的影响。因此,可以改善进气量校正部分的校正精度。
[0048] 可以采用可变容量的涡轮增压器作为上述能够可变地设定排放气体的流体能转换成驱动力的转换率的结构的实例。更具体而言,可以采用下列结构,即一种在构成涡轮增压器的涡轮轮子(turbine wheel)中设置了可变叶片的结构、一种具有用于对向涡轮轮子吹出排放气体的喷嘴的吹出量进行调节的可变片的结构等。
[0049] 根据本发明的另一方面,内燃机具有增压器,该增压器通过使用排放气体作为驱动力源来对进入空气进行增压。通过将由所述增压器提供的增压压力在指定时间内或在超过该指定时间的时间内保持稳定时的时间作为稳定状态时间,来执行计算和校正。对于这种结构,可以利用所计算的作为进气量计算值与进气量感测值之间的差的值来消除增压压力的变化的影响。因此,可以改善进气量校正部分的校正精度。
[0050] 随着从进气量传感器的安装位置到燃烧室50a的进气管51的长度的增加,进气量传感器的感测响应延迟也会增大。随着从氧气浓度传感器的安装位置到燃烧室50a的排气管53的长度的增加,氧气浓度传感器的感测响应延迟也会增大。
[0051] 有鉴于此,根据本发明的另一方面,通过将内燃机的输出轴的旋转速度在指定时间内或在超过指定时间的时间内保持稳定时的时间作为稳定状态时间,来执行计算和校正。对于这种结构,可以利用所计算的作为进气量计算值与进气量感测值之间的差的值来消除响应延迟的影响。因此,可以改善进气量校正部分的校正精度。
[0052] 根据本发明的另一方面,通过将进气量获取部分感测的进气量在指定时间内或在超过指定时间的时间内保持稳定时的时间作为稳定状态时间,来执行计算和校正。对于这种结构,可以利用所计算的作为进气量计算值与进气量感测值之间的差的值来消除作为进气量传感器的感测目标的进气量的变化的影响。因此,可以改善进气量校正部分的校正精度。
[0053] 根据本发明的另一方面,通过将喷射量获取部分感测的喷射量和与该喷射量有关的物理量在指定时间内或在超过指定时间的时间内保持稳定状态时的时间作为稳定状态时间,来执行计算和校正。对于这种结构,可以利用所计算的作为进气量计算值与进气量感测值之间的差的值来消除作为喷射量传感器的感测目标的喷射量的变化的影响。因此,可以改善进气量校正部分的校正精度。
[0054] 根据本发明的另一方面,进气量校正设备应用于包括氧气浓度计算部分和排放气体重新循环控制部分的内燃机控制设备上。基于由进气量校正部分校正的进气量感测值和喷射量感测值,氧气浓度计算部分对排放气体中的氧气浓度进行计算。排放气体重新循环控制部分对排放气体重新循环阀的打开程度进行反馈控制,以使氧气浓度计算部分所计算的氧气浓度计算值接近于目标值。
[0055] 对于这种结构,氧气浓度计算部分使用上述校正过的进气量感测值来计算排放气体中的氧气浓度。因此,可以获得排放气体中的高精度的氧气浓度。相应地,还可以改善排放气体重新循环控制部分使用氧气浓度的反馈控制的精度。因此,能够以高精度控制喷射状态。[0056] 根据本发明的另一方面,内燃机将积累燃料的蓄压器中的燃料分配、供应给喷射器。喷射量传感器是一种对供应给喷射器的燃料的压力(作为物理量)进行感测的燃料压力传感器,并且该喷射量传感器设置在从蓄压器延伸到喷射器的喷射孔的燃料通道中的、 位于距喷射孔比距蓄压器更近的位置处。
[0057] 供应给喷射器的燃料的压力伴随着喷射孔的燃料喷射而波动。因此,通过感测波动模式(例如,燃料压力减少量、燃料压力减少时间等),可以计算实际喷射量。根据本发明的上述方面,将对供应给喷射器的燃料的压力进行感测的燃料压力传感器用作喷射量传感器,该燃料压力作为与喷射量有关的物理量。因此,可以按照上述方式计算喷射量。
[0058] 此外,根据本发明的所述方面,所述燃料压力传感器设置在从蓄压器延伸到喷射器的喷射孔的燃料通道中的、位于距喷射孔比距蓄压器更近的位置处。因此,可以在压力波动在蓄压器内衰减之前感测出喷射孔中的压力波动。因此,能够以高精度感测由喷射引起的压力波动,因此能够以高精度计算喷射量。
[0059] 作为除采用燃料压力传感器作为喷射量传感器的例子外的其它应用实例,可以采用提升传感器、流量计等作为喷射量传感器,所述提升传感器对喷射器的阀部件升程量 (作为与喷射量有关的物理量)进行感测,而所述流量计设置在延伸到喷射孔的燃料供给通道中,用于对燃料流率(作为喷射量)进行感测。
[0060] 根据本发明的另一方面,燃料压力传感器固定在喷射器上。因此,与燃料压力传感器固定在连接蓄压器和喷射器的管上的情况相比,燃料压力传感器的固定位置更接近于喷射器的喷射孔。相应地,与在喷射孔中的压力波动在所述管中衰减之后感测压力波动的情况相比,可以更加适当地感测喷射孔中的压力波动。
[0061] 根据本发明的另一方面,燃料压力传感器固定在喷射器的燃料入口上。根据本发明的另一方面,燃料压力传感器安装在喷射器的内部,以对从喷射器的燃料入口延伸到喷射器的喷射孔的内部燃料通道中的燃料压力进行感测。
[0062] 与燃料压力传感器安装在喷射器内部的情况相比,在燃料压力传感器固定在燃料入口的情况下可以简化燃料压力传感器的固定结构。当燃料压力传感器安装在喷射器的内部时,燃料压力传感器的固定位置与燃料压力传感器固定在燃料入口的情况相比更接近于喷射器的喷射孔。因此,可以更加适当地感测喷射孔中的压力波动。
[0063] 根据本发明的另一方面,在从蓄压器延伸到喷射器的燃料入口的燃料通道中设置了节流口,以用于衰减蓄压器中的燃料的压力脉动。相对于燃料流动方向,燃料压力传感器设置在该节流口的下游。如果将燃料压力传感器设置在节流口的上游,那么感测在节流口衰减了喷射孔中的压力波动之后的压力波动。相反,根据本发明的上述方面,燃料压力传感器设置在节流口的下游。相应地,由于可以感测在该节流口衰减压力波动之前的压力波动, 因此可以更加适当地感测喷射孔中的压力波动。
[0064] 根据本发明的另一方面,进气量校正系统具有进气量传感器、喷射量传感器和氧气浓度传感器中的至少一个传感器、以及进气量校正设备,该进气量传感器感测进气量,该喷射量传感器感测喷射量或者与该喷射量有关的物理量,该氧气浓度传感器感测排放气体中的氧气浓度。进气量校正系统可以类似地实现上面提到的各种效果。
附图说明[0065] 通过研究下面的具体实施方式、所附权利要求和附图(它们都形成了本申请的一部分),将会理解实施例的特征和优点以及相关部分的操作方法和功能。在附图中:
[0066] 图1是示出了采用根据本发明实施例的进气量校正设备的燃料系统的示意图;
[0067] 图2是示意性示出了根据实施例的喷射器的内部结构的内部侧视图;
[0068] 图3是示出了根据实施例的燃料喷射控制处理的基本过程的流程图;
[0069] 图4是示出了根据实施例的燃料喷射量估计的处理过程的流程图;
[0070] 图5是示出了根据实施例的所感测压力的波动波形与喷射率变换波形之间的关系的时序图;
[0071] 图6是示出了采用根据实施例的进气量校正设备的进气-排气系统的示意图;以及
[0072] 图7是示出了根据实施例的排放氧气浓度的预测值计算处理过程和气流计的感测误差的学习处理过程的流程图。
具体实施方式
[0073] 下文将参照附图来描述根据本发明实施例的进气量校正设备。首先简要介绍安装了根据本实施例的进气量校正设备的发动机(内燃机)的概况。
[0074] 根据本实施例的设备可用于四轮车辆的柴油机(内燃机)。发动机将高压燃料(例如喷射压力为1000大气压或更高的轻油)直接地喷射供应(直接喷射供应)到燃烧室中。 假定:根据本实施例的发动机是具有多个汽缸(例如,直排的四个汽缸)的四冲程往复式柴油机(内燃机)。在四个汽缸#1一#4中的每一个中,按照气缸#1、#3、#4和#2的顺序来在720° CA的周期中依次执行由进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程这四个冲程组成的燃烧循环,并且更具体而言,各汽缸之间的燃烧周期彼此偏差180° CA。
[0075] 接下来将参照图1到图5来介绍发动机的燃料系统。
[0076] 图1是示出了根据本实施例的共轨燃料喷射系统的结构图。设置在系统中的 ECU30(电子控制单元)对供应给吸入控制阀Ilc的当前供应量进行调节,从而将燃料泵11 的燃料排出量控制在期望值。因此,ECU30执行反馈控制(例如,PID控制),以使公共轨道 12(蓄压器)中的燃料压力,即由燃料压力传感器20a测得的当前燃料压力与目标值(目标燃料压力)相一致。ECU30基于该燃料压力对目标发动机的预定汽缸的燃料喷射量进行控制,并最终将发动机的输出(即,输出轴的旋转速度或者转矩)控制在期望的幅值。
[0077] 构成燃料供给系统的设备包括燃料箱10、燃料泵11、公共轨道12和喷射器20 (燃料喷射阀),这些设备从燃料流上游侧开始依次排列。燃料泵11包括由目标发动机的输出驱动的高压泵Ila和低压泵lib。将燃料泵11构造成使得高压泵Ila对低压泵lib从燃料箱10抽取的燃料进行加压并将其排出。设置在燃料泵11的燃料吸入侧上的吸入控制阀 Ilc(SCV)对发送到高压泵Ila的燃料泵送量和燃料泵11的最终燃料排出量进行计量。燃料泵11可以通过调节吸入控制阀Ilc的驱动电流(最终,调节打开程度)来将泵11的燃料排出量控制在期望值。
[0078] 低压泵lib例如是由次摆线给料泵构成的。高压泵Ila例如是由柱塞式泵构成的。 将高压泵Ila构造成利用偏心凸轮(未示出)分别使预定柱塞(例如三个柱塞)沿其轴线方向往复运动,从而能够在预定时刻依次泵送燃料,该燃料被发送到加压室中。
10[0079] 燃料泵11将燃料箱10中的燃料加压馈送(泵送)到公共轨道12,并且将燃料以高压状态积累在公共轨道12中。然后,将燃料经由提供给相应汽缸的高压管14分别分配、 供应给汽缸#1到#4的喷射器20。喷射器20 (#1)到20 (#4)的燃料排出孔21与管18相连,以便将过剩的燃料返回到燃料箱10。节流口 12a(燃料脉动减轻部分)设置在公共轨道 12和高压管14之间,用于衰减从公共轨道12流到高压管14的燃料的压力脉动。
[0080] 在图2中,示出了喷射器20的详细结构。基本上,四个喷射器20 (#1)-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都是使用发动机燃烧燃料(即, 燃料箱10中的燃料)的液压驱动型喷射器。在喷射器20中,燃料喷射的驱动力是通过油压室Cd(S卩,控制室)传递的。如图2所示,喷射器20被构造成常闭型燃料喷射阀,在断电时,该常闭型燃料喷射阀进入阀关闭状态。
[0081] 从公共轨道12输出的高压燃料流入到形成在喷射器20的壳体20e中的燃料入口 22中。一部分流入的高压燃料流入到油压室Cd中,另一部分流入的高压燃料流向喷射孔 20f。泄漏孔M形成在油压室Cd中,并且该泄漏孔M由控制阀23打开和关闭。如果控制阀23打开泄漏孔M,那么油压室Cd中的燃料从泄漏孔M经由燃料排出孔21返回到燃料箱10中。
[0082] 当利用喷射器20进行燃料喷射时,根据螺线管20b的通电状态(通电/断电)来操作控制阀23,其中螺线管20b由两路电磁阀构成。因此,增大/减小了油压室Cd的密封程度,并最终增大/减小了油压室Cd内的压力(等于针阀20c的背压)。由于所述压力增大/减小,因此针阀20c在壳体20e内随着弹簧20d (盘簧)的拉伸力或者逆着弹簧20d (盘簧)的拉伸力而往复运动(上下运动)。相应地,在它的中途打开/关闭到达喷射孔20f (钻出所需数量的喷射孔)的燃料供给通道25 (更加详细而言,在锥形座表面上,根据针阀20c 的往复运动,针阀20c落座于该锥形座表面上,针阀20c与该锥形座表面分离)。
[0083] 利用通断控制来执行对针阀20c的驱动控制。也就是说,E⑶30将用于指示通/断的脉冲信号(通电信号)发送到针阀20c的驱动部分(两路电磁阀)。当脉冲是接通(或关断)时,针阀20c升高并打开喷射孔20f,并且当脉冲是关断(或接通)时,针阀20c下降并阻塞喷射孔20f。
[0084] 利用来自公共轨道12的燃料供应来执行油压室Cd的压力增大处理。通过对螺线管20b通电来操作控制阀23并由此打开泄漏孔M,从而执行油压室Cd的压力降低处理。 这样,将油压室Cd中的燃料经由连接喷射器20和燃料箱10的管18 (示出在图1中)返回到燃料箱10中。也就是说,通过利用控制阀23的打开和关闭操作来调节油压室Cd中的燃料压力,从而控制打开和关闭喷射孔20f的针阀20c的操作。
[0085] 因此,喷射器20具有针阀20c,通过在阀体(即壳体20e)内进行预定的往复式操作来打开和关闭延伸到喷射孔20f的燃料供给通道25,从而该针阀20c执行喷射器20的阀打开和阀关闭。在非驱动状态下,利用沿着阀关闭方向恒定地施加到针阀20c上的力(弹簧20d的拉伸力)来沿着阀关闭方向移动针阀20c。在驱动状态下,针阀20c被施加了驱动力,因此针阀20c逆着弹簧20d的拉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。
[0086] 将用于感测燃料压力的燃料压力传感器20a(也参见图1)固定在喷射器20上。形成在壳体20e中的燃料入口 22与高压管14经由夹具20j连接,并且燃料压力传感器20a固定在夹具20j上。因此,通过以这种方式将燃料压力传感器20a固定在喷射器20的燃料入口 22上,可以在任何时间感测燃料入口 22处的燃料压力P (入口压力)。更具体而言,利用燃料压力传感器20a的输出,可以感测(测量)与喷射器20的喷射操作相伴的燃料压力的波动波形、燃料压力水平(即,稳定压力)、燃料喷射压力等。
[0087] 将燃料压力传感器20a分别提供给多个喷射器20 (#1) — 20 (#4)。可以基于燃料压力传感器20a的输出来以高精度感测与喷射器20的关于预定喷射的喷射操作相伴的燃料压力的波动波形(下文将更详细地论述)。
[0088] 安装在ECU30中的微型计算机包括:CPU(基本处理单元),用于执行各种计算; RAM,作为临时存储计算过程中的数据、计算结果等的主存储器;作为程序存储器的ROM ;作为数据存储存储器的EEPROM ;备用RAM(即便在ECU30的主电源停止供电之后也可不变地由诸如车载电池之类的备用电源供电的存储器)等。将与发动机控制相关的各种程序、控制图等(包括与燃料喷射控制相关的程序)预先存储在ROM中,而将包括目标发动机的设计数据的各种控制数据预先存储在数据存储存储器(例如,EEPR0M)中。
[0089] ECU30基于从曲柄角传感器42输入的感测信号来计算目标发动机的输出轴(曲柄轴41)的旋转角位置和旋转速度(发动机旋转速度NE)。ECU30基于从加速器传感器44输入的感测信号来计算驾驶员给出的加速器的操作量ACCP (加压量)。ECU30基于上述各种传感器42、44和其它各种下面提到的传感器的感测信号来掌握目标发动机的操作状态和用户的请求。ECU30根据目标发动机的操作状态和用户的请求、通过操作诸如上述吸入控制阀Ilc和喷射器20等各种致动器来以与每个时间的情况相对应的最优模式执行与上述发动机有关的各种控制。
[0090] 接下来将介绍E⑶30执行的燃料系统的控制的概况。
[0091] ECU30的微型计算机根据在每个时间的发动机操作状态(例如,发动机旋转速度 NE)、驾驶员给出的加速器的操作量ACCP等来计算燃料喷射量,并且ECU30的微型计算机与期望的喷射时刻同步地将喷射控制信号(喷射命令信号)输出给喷射器20,从而指示其进行对应于计算的燃料喷射量的燃料喷射。当喷射器20在对应于喷射控制信号的驱动量(例如,阀打开时间段)下工作时,目标发动机的输出转矩被控制为目标值。
[0092] 下文,将参照图3来介绍根据本实施例的燃料系统控制的基本处理过程。图3所示的处理中使用的各个参数的值在任何时候都存储在安装于ECU30中的存储设备(例如RAM、 EEPROM或备用RAM)中,并且在需要时可以在任何时候对这些参数的值进行更新。基本上, ECU30执行存储在ROM中的程序,从而执行图3的流程图所示的一系列处理。
[0093] 如图3所示,首先在一系列处理的Sll (S表示“步骤”)中,读取预定的参数,例如当前的发动机旋转速度NE( S卩,由曲柄角传感器42测量的实际测量值)和燃料压力P(即, 由燃料压力传感器20a测量的实际测量值),并且还读取此时由驾驶员给出的加速器操作量ACCP ( S卩,由加速器传感器44测量的实际测量值)等。
[0094] 在接下来的S12中,基于在Sll中读取的各个参数来设定喷射方式。例如,在单级喷射的情形中,喷射的喷射量(喷射时间段)是根据应该在输出轴(曲轴41)上产生的转矩可变地设定的,该输出轴上应该产生的转矩就是利用加速器操作量ACCP等计算的请求转矩并且该请求转矩等于这时的发动机负载。在多级喷射的情形中,为转矩作出贡献的喷射的总喷射量(即,总喷射时间段)是根据应该在曲轴41上产生的转矩(即,请求转矩)可变地设定的。
[0095] 喷射方式是基于存储在例如ROM中的预定图(喷射控制图或数学表达式)和校正系数获得的。更具体而言,最优喷射方式(适应值)是通过在预定参数(在Sll中读取) 的预期范围中通过实验等预先获得的,并且将该最优喷射方式写在例如喷射控制图中。
[0096] 例如,喷射方式是由参数限定的,这些参数例如是喷射级的数目(即,在一个燃烧循环中执行的喷射的次数)、每次喷射的喷射时刻和喷射时间段(相当于喷射量)。这样, 上述喷射控制图指示了参数和最优喷射方式之间的关系。
[0097] 利用单独更新的校正系数(存储在ECU30内的EEPROM中)来对基于喷射控制图获得的喷射方式进行校正。例如,通过将图上的值除以校正系数来计算设定值。这样,获得了此时应该执行的喷射的喷射方式,并且最终获得了与该喷射方式相对应的喷射器20的喷射命令信号。在内燃机工作期间,利用单独处理来依次更新校正系数(更加严格地讲,多个类型系数中的预定系数)。
[0098] 当设定喷射方式时(在S12中),可以使用为喷射方式的各个要素(例如喷射级数)单独设置的图。可选地,可以使用每一个为喷射方式的一些共同要素创建的图,或者使用为喷射方式的所有要素创建的图。
[0099] 在接下来的S13中,使用如此设定的喷射方式或者与该喷射方式对应的最终命令值(喷射命令信号)。也就是说,在S13(命令信号输出部分)中,基于命令值(喷射命令信号)来控制喷射器20的驱动,或者更具体地讲,通过向喷射器20输出喷射命令信号来控制喷射器20的驱动。在喷射器20的驱动控制后,图3所示的一系列处理结束。
[0100] 接下来,参照图4来介绍喷射器20的燃料喷射量的估计处理过程。
[0101] 以预定周期(例如,上述CPU执行的计算的周期)或者以每个预定的曲柄角来执行图4所示的一系列处理。首先,在S21中,获取燃料压力传感器20a的输出值(感测压力 P)。针对多个燃料压力传感器20a中的每一个,进行该处理以获取输出值。下文将参照图 5更加具体地介绍S21的输出值获取处理。
[0102] 图5的部分(a)示出了在图3的S13中输出到喷射器20的喷射命令信号INJ。通过接通所述命令信号INJ的脉冲(即,脉冲开启)来操作螺线管20b,由此打开喷射孔20f。 也就是说,在喷射命令信号INJ的脉冲开启时刻tl,命令喷射开始;而在脉冲关闭时刻t2, 命令喷射结束。因此,通过利用命令信号INJ的脉冲开启时间段(S卩,喷射命令时间段)控制喷射孔20f的阀打开时间段Tq,从而控制喷射量Q。图5的部分(b)示出了由上述喷射命令引起的来自喷射孔20f的燃料的燃料喷射率R的变化(变换)。图5的部分(c)示出了由喷射率R的变化引起的燃料压力传感器20a的输出值(感测压力P)的变化(波动波形)。
[0103] E⑶30利用与图4的处理分开的子程序处理来对燃料压力传感器20a的输出值进行感测。ECU30利用该子程序处理以足够短的间隔(即,以比图4的处理周期更短的间隔) 获得燃料压力传感器20a的输出值,从而利用传感器输出来绘制压力变换波形的分布。在图5的部分(c)中示出了示例性的分布。更具体而言,以小于50微秒(或者更优选地,20 微秒)的间隔顺序地获得传感器输出。
[0104] 由于在燃料压力传感器20a感测的感测压力P的波动与如下所述的喷射率R的变化之间存在相关性,因此可以利用感测压力P的波动波形来估计喷射率R的变换波形。也就是说,如图5的部分(a)所示,在输出喷射开始命令时的时刻tl后,喷射率R在时刻Rl 开始增加,并且开始喷射。在喷射率R在时刻Rl开始增加时,感测压力P在变化点Pl处开始减小。然后,在喷射率R在时刻R2达到最大喷射率时,感测压力P在变化点P2处停止减小。然后,在喷射率R在时刻R2开始减小时,感测压力P在变化点P2开始增加。然后,在喷射率R变为零并且实际喷射在时刻R3结束时,感测压力P在变化点P3处停止增大。
[0105] 这样,可以通过检测燃料压力传感器20a所感测的感测压力P的波动中的变化点 Pl和P3来估计喷射率R的增大开始时刻Rl (实际喷射开始时刻)和减小结束时刻R3 (实际喷射结束时刻)。而且,可以基于如下介绍的感测压力P的波动与喷射率R的变化之间的相关性、利用感测压力P的波动来估计喷射率R的变化。
[0106] 也就是说,在从感测压力P的变化点Pl到变化点P2的压力减小率P α与从喷射率R的变化点Rl到变化点R2的喷射率增大率Ra之间具有相关性。在从变化点Ρ2到变化点Ρ3的压力增大率P Y与从变化点R2到变化点R3的喷射率减小率R Y之间具有相关性。在从变化点Pl到变化点Ρ2的压力减小量P β (最大下降量)与从变化点Rl到变化点 R2的喷射率增大量Ri3之间具有相关性。相应地,通过利用燃料压力传感器20a所感测的感测压力P的波动来感测压力减小率Pa、压力增大率P γ和压力减小量Ρβ,从而可以估计喷射率R的喷射率增大率Ra、喷射率减小率R Y和喷射率增大量Rβ。如上所述,可以估计喷射率R的各种状态Rl、R3、Ra、Ri3和R Y,并最终可以估计图5的部分(b)中所示的燃料喷射率R的变化(变换波形)。
[0107] 喷射率R从实际喷射开始到实际喷射结束的积分值(即,图5的部分(b)中的由符号S指示的阴影区)对应于喷射量Q。与喷射率R从实际喷射开始到结束的变化相对应的感测压力P的波动波形的部分中的压力P的积分值(即,从变化点Pl到变化点P3的部分)与喷射率R的积分值S相关联。因此,可以利用燃料压力传感器20a所感测的感测压力P的波动来计算压力积分值,从而可以估计与喷射量Q相等价的喷射率积分值S。因此, 可以说成是:燃料压力传感器20a起喷射量传感器的作用,它将提供给喷射器20的燃料的压力感测为与喷射量相关的物理量。
[0108] 在紧接着上述图4的S21的S22中,基于在S21中获得的波动波形来检测变化点 PU P3的出现时刻。更具体而言,优选的是计算波动波形的一阶微分值并且当该微分值在喷射命令的脉冲开启时刻tl后第一次超过阈值时,检测变化点Pl的出现。而且,在出现变化点Pi之后出现稳定状态的情况下,优选的是,当微分值在稳定状态之前最后一次降低到低于阈值时,检测变化点P3的出现。稳定状态是一种状态,在这种状态下,微分值在阈值的范围内波动。
[0109] 在接下来的S23中,基于在S21中获得的波动波形来感测压力减小量P β。例如, 从位于波动波形的变化点Pl与变化点Ρ3之间的感测压力P的峰值中减去变化点Pl处的感测压力P,从而感测出压力减小量P β。
[0110] 在接下来的S24中,基于S22的感测结果Pl、Ρ3来估计喷射率R的增大开始时刻 Rl (实际喷射开始时刻)和减小结束时刻R3 (实际喷射结束时刻)。而且,基于S23的感测结果Ρβ来估计喷射率增大量R0。然后,至少基于估计值R1、R3和Ri3来计算图5的部分(b)中所示的喷射率R的变换波形。除了估计值R1、R3和Ri3以外,还可以估计值R2、 Ra和!?^等,并且可以使用这些值R2、Ra 等来计算喷射率变换波形。[0111] 在接下来的S25中,通过在从Rl到R3的时间间隔内对S24中计算的喷射率变换波形进行积分来计算面积S。将面积S估计为喷射量Q。这样,图4的一系列处理结束了。 使用在S25中估计的燃料喷射量Q和在S24中估计的喷射率变换波形来更新(即,学习) 例如在图3的S12中使用的上述喷射控制图。
[0112] 接下来,参照图6和图7来介绍发动机的进气-排气系统。
[0113] 图6是示出了图1所示的发动机的进气-排气系统的结构图。发动机具有用于使排气系统排放的气体重新循环到进气系统的EGR管52。发动机将排放气体的一部分返回到进气管51,从而例如降低了燃烧温度和减少了 NOx。在EGR管52中设置了用于调节EGR量 (即,排放气体重新循环量)的EGR阀52a。电致动器52b使EGR阀5¾执行打开-关闭动作。在EGR阀5¾进行全打开动作的时刻,EGR量最大;而在EGR阀5¾进行全关闭动作的时刻,EGR量变为零。在EGR管52中设置了 EGR冷却器52c,以便对重新循环的排放气体进行冷却,由此降低重新循环的排放气体的体积(即,增大密度)。这样,EGR冷却器52c旨在对流入燃烧室50a中的进入空气的充填密度进行改善。
[0114] 在EGR管52与进气管51的连接点的上游处,将节流阀51a设置在进气管51中, 该节流阀51a用于对流入燃烧室50a中的进入空气中的新鲜空气的流率进行调节。电致动器(未示出)使节流阀51a执行打开-关闭动作。在节流阀51a进行全打开动作的时刻, 新鲜空气量最大;而在节流阀51a进行全关闭动作的时刻,新鲜空气量变为零。在EGR管52 与进气管51的连接点的上游处,将进气压力传感器45和进气温度传感器46设置在进气管 51中。进气压力传感器45感测进气压力(它也是后述涡轮增压器的增压压力)。进气温度传感器46感测进入空气温度。传感器45和46的感测信号被输出到E⑶30。
[0115] 涡轮增压器M(增压器)设置在进气管51和排气管53之间。涡轮增压器M具有设置在进气管51中的压缩机叶轮5½和设置在排气管53中的涡轮轮子Mb。压缩机叶轮5½和涡轮轮子54b通过轴5½相连。在涡轮增压器M中,利用流经排气管53的排放气体来旋转涡轮轮子^b,并且旋转力通过轴5½传送到压缩机叶轮Ma。压缩机叶轮5½ 对通过进气管51的内部流入的进入空气进行压缩,并且执行增压。
[0116] 作为根据本实施例的涡轮增压器M,采用这样一种可变容量的涡轮增压器,其能够对排放气体的流体能被转换为轴5½的旋转驱动力的转换率进行可变设定。更具体而言,涡轮轮子54b设置有多个可变的叶片Md,用于对吹向涡轮轮子Mb的排放气体的流动速度进行改变。可变叶片Md以相互同步的方式执行打开-关闭动作。通过改变相邻可变叶片54d之间的间隙的大小(也就是说,可变叶片54d的打开程度)来调节排放气体流率。 从而,调节涡轮轮子54b的旋转速度。这样,通过调节涡轮轮子54b的旋转速度来对被强迫提供给燃烧室50a的空气的量(即,增压压力)进行调节。
[0117] 利用中间冷却器55对由涡轮增压器M增压的空气进行冷却,然后将其馈送到中间冷却器55的下游侧。中间冷却器55对进入空气进行冷却,以降低进入空气的体积(即, 增大密度),从而对流入燃烧室50a中的进入空气的充填效率进行改善。
[0118] 在压缩机叶轮5½的上游,将气流计47 (进气量传感器)固定在进气管51的一个部分上,该气流计47用于感测每单位时间流入的进入空气的质量流率(下文将其简称为进入空气量或进气量)。采用热线式气流计作为根据本实施例的气流计47,所述热线式气流计通过根据进气流率感测从加热元件获得的热量的变化来间接地感测进气量。[0119] 在涡轮轮子54b的下游,将用于对排放气体进行净化的净化设备56固定在排气管 53的一个部分上。净化设备56的例子包括用于收集排放气体中的颗粒物质的DPF(柴油颗粒过滤器)、用于净化排放气体中的NOx的NOx催化剂、以及用于净化排放气体中的HC和 CO的氧化催化剂等。
[0120] 在净化设备56的下游,将用于感测排放气体中的氧气浓度的A/F传感器48 (氧气浓度传感器)固定在排气管53的一个部分上。A/F传感器48是氧气浓度传感器,其输出与每次的排放氧气浓度相对应的氧气浓度感测信号。通常,进行调节,使得作为A/F传感器 48的传感器输出的氧气浓度感测信号根据氧气浓度线性变化。可以使用电动势输出类型的 02传感器来代替A/F传感器48,这种02传感器输出根据排放气体是浓氧还是稀氧而改变的电动势信号。
[0121] 接下来对ECU30所执行的进气-排气系统的控制的概况进行介绍。
[0122] E⑶30的微型计算机通过调节可变容量的涡轮增压器M的容量来控制增压压力。 也就是说,微型计算机使用诸如在S12中设定的燃料喷射量(即,喷射命令信号)或在S25 中感测(估计)的喷射量以及发动机旋转速度NE等参数、基于图等来计算可变叶片54d的目标打开程度。微型计算机控制致动器(未示出)的驱动以便获得目标打开程度,从而将可变叶片54d控制到目标打开程度。当发动机旋转速度NE增大或燃料喷射量增大时,目标打开程度被设置得更大,由此增大了增压压力。
[0123] E⑶30的微型计算机控制EGR阀5¾的打开程度。也就是说,微型计算机通过使用诸如在S12中设定的燃料喷射量(喷射命令信号)或在S25中感测(估计)的喷射量以及发动机旋转速度NE等参数、基于图等来计算排放气体中的氧气浓度(排放氧气浓度)的目标值,即目标排放氧气浓度。然后,微型计算机控制EGR阀5¾的打开程度(作为EGR反馈控制),以使由下面所述的排放氧气浓度预测部分31 (参照图6)预测的排放氧气浓度接近于目标排放氧气浓度。ECU30的微型计算机基于气流计47所感测的进气量、EGR阀52a的打开程度等来控制节流阀51a的打开程度。
[0124] 当EGR量过小时,可能无法获得足够的NOx降低效果。当EGR量过大时,汽缸中的氧气变得不足并且颗粒物质(尤其是烟)增多。为了避免这些情况,需要将所述EGR量增大为接近于烟生成极限,从而降低了 NOx且不会生成烟。因此,如此设置上述目标排放氧气浓度,使得利用上述EGR反馈控制将排放氧气浓度变为预定值或者大于预定值,由此将所述EGR量增大为接近于烟生成极限,其中所述排放氧气浓度与颗粒物质(或者尤其是烟) 的生成量强相关。根据净化设备56的条件来设定目标排放氧气浓度。
[0125] 接下来介绍图6中的与上述EGR反馈控制相关的控制框图。图6的各个部分31、 32、33、34和35构成了该控制框图,并且所述各个部分31、32、33、34和35是由ECU30的微型计算机执行的部分。
[0126] 排放氧气浓度预测部分31对用于上述EGR反馈控制的排放氧气浓度进行预测计算。该预测部分31存储模拟所述进气-排气系统的物理模型。将下列参数作为物理模型的输入值。也就是说,该物理模型的输入值包括:在S25中基于燃料压力传感器20a感测的感测压力P估计(感测)出的喷射量感测值、由气流计47感测的进气量感测值、在S12中设定的燃料的请求喷射量Q、由曲柄角度传感器42感测的发动机旋转速度NE、由进气压力传感器45感测的进气压力、由进气温度传感器46感测的进入空气温度等。然后,预测部分31基于这些输入值进行物理模型的计算。作为计算结果,可以获得排放氧气浓度,将该排放氧气浓度作为物理模型的输出值。
[0127] 根据本发明的发明人的知识,如前面使用表达式⑴一⑶和(7’)所介绍的那样, 进气量传感器、喷射量传感器和氧气浓度传感器中的任何一个传感器的感测目标可以基于其它两个传感器的感测值计算得出。因此,可以说成是:可以基于喷射量感测值和进气量感测值计算出氧气浓度。可以说成是:上述物理模型基于该知识来计算氧气浓度。也就是说, 上述物理模型基于燃料压力传感器20a所感测的喷射量感测值和气流计47所感测的进气量感测值来计算排放氧气浓度。
[0128] 在本实施例中,可以对以这种方式计算出的排放氧气浓度计算值与A/F传感器48 所感测的实际排放氧气浓度感测值之间的差值进行计算,并且将该差值看作是上述物理模型中使用的进气量感测值的感测误差。也就是说,使用上述物理模型、基于燃料压力传感器 20a所感测的喷射量感测值和A/F传感器48所感测的氧气浓度感测值来计算进气量,并且将进气量计算值与气流计47感测的进气量感测值之间的差值看作是进气量感测值的感测误差。
[0129] 误差学习部分33通过在定义了感测误差值与进气量之间关系的图中存储感测误差值来学习以这种方式计算出的气流计47的感测误差的值。误差学习部分33基于该图来校正气流计47的感测值,从而反映出在由排放氧气浓度预测部分31所执行的排放氧气浓度的后续计算程序中的学习结果。
[0130] 在计算排放氧气浓度计算值与排放氧气浓度感测值之间的差值的计算处理中,使用由大气学习部分32校正的排放氧气浓度感测值。由于个体差异,因此A/F传感器48的输出值(输出电压)相对于实际排放氧气浓度具有偏差。因此,大气学习部分32进行大气学习,以在大气状态下对输出值中的偏差进行校正。
[0131] 由于A/F传感器48设置在净化设备56的下游,所以从燃烧室50a到A/F传感器 48的排放通道长度是长的,使得作为物理模块的迟滞模块的长度无法被忽略。也就是说, 在物理模型所计算的排放氧气浓度计算值反映在A/F传感器48的实际感测值中之前,发生了迟滞。因此,当利用误差学习部分33来计算气流计47的感测误差时,利用迟滞补偿部分 34对迟滞模块进行补偿。部分35基于排放氧气浓度执行EGR反馈控制。
[0132] 接下来,将参照图7来介绍用于计算上述EGR反馈控制中所使用的排放氧气浓度的预测值的处理过程和用于计算和学习气流计47的感测误差的学习处理过程。
[0133] ECU30的微型计算机以预定周期(例如,上述由CPU执行的计算的周期)或以预定曲柄角的间隔执行图7中所示的一系列处理。首先在S31中,利用气流计47感测进气量。 然后,在接下来的S32中,基于从气流计47输出的感测值来计算进气量。该进气量等价于前面提到的表达式(1)中的新鲜空气量xl。因此,在使用表达式(1)进行计算的随后步骤中,可以使用在S32中基于由气流计47感测到的进气量感测值所计算的新鲜空气量xl。
[0134] 在接下来的S33中,计算重新循环的排放气体中的EGR量和氧气量。该EGR量等价于上述表达式O)中的变量x2,并且该EGR量是基于表达式(1)一(3)计算出来的。通过将等价于表达式(¾中的值y2的重新循环排放氧气浓度乘以EGR量x2,可以计算出重新循环的排放气体中的氧气量。也就是说,基于表达式(1)一(8)来计算重新循环的排放气体中的氧气量y2 · χ2。[0135] 在接下来的S34中,计算出汽缸内空气量、吸入汽缸中的汽缸内氧气量和用于燃烧的燃烧氧气量。汽缸内空气量等价于表达式(3)的变量x3,并且基于燃烧室50a的体积、 活塞50b下降时的吸气效率等在理论上计算出该汽缸内空气量。通过在重新循环的排放气体与新鲜空气混合的状态下将进入空气的氧气浓度(等价于表达式(7)的变量乘以汽缸内空气量x3,可以计算出汽缸内氧气量。也就是说,基于表达式(1)到(8)来计算出汽缸内氧气量y3 · x3。基于燃料喷射量在理论上计算出燃烧氧气量,该燃料喷射量是基于喷射量传感器20a的感测压力、汽缸内氧气量Υ3·χ3等估计(感测)出来的。
[0136] 在接下来的S35中,获得在S25中感测(估计)的燃料喷射量Q。因此,在使用表达式(8)的计算中,可以使用在S35中获得的喷射量感测值Q。在接下来的S36中,利用上述排放氧气浓度预测部分31计算出作为预测值的排放氧气浓度。更具体而言,利用下列表达式(9)计算排放氧气浓度。
[0137]表达式(9):
[0138] 排放氧气浓度=(汽缸内氧气量一燃烧氧气量)/(汽缸内空气量+喷射量)
[0139] 在表达式(9)右手侧的参数之中,将在S34中计算出的值指定为汽缸内氧气量、燃烧氧气量和汽缸内空气量,并且将在S35中获得的喷射量Q指定为喷射量。这样,计算出在表达式(9)左手侧的排放氧气浓度。
[0140] 在接下来的S37中,获得由A/F传感器48感测出的实际排放氧气浓度感测值。在接下来的S38中,计算在S36中计算出的排放氧气浓度计算值与在S37中获得的排放氧气浓度感测值之间的差值,并且将该差值看作是在S31中由气流计47感测的进气量的感测误差。
[0141] 在接下来的S39中,判断:在S31中利用气流计47进行的感测和在S35中利用燃料压力传感器20a进行的感测是否是在发动机操作状态是稳定时执行的。基于是否满足下列条件(1)到(7)来判断所述发动机操作状态是否稳定。
[0142] (I)EGR阀5¾被连续固定在全关闭状态。
[0143] (2)节流阀51a被连续固定在全打开状态。
[0144] (3)涡轮增压器M的容量(即,可变叶片Md的打开程度)被连续设定在预定范围内。
[0145] (4)涡轮增压器M的增压压力在指定时间内或在超过指定时间的时间内保持稳定。
[0146] (5)发动机旋转速度NE在指定时间内或在超过指定时间的时间内保持稳定。
[0147] (6)气流计47感测的进气量感测值在指定时间内或在超过指定时间的时间内保
持稳定。
[0148] (7)基于燃料压力传感器20a感测的感测压力而估计的喷射量在指定时间内或在超过指定时间的时间内保持稳定。
[0149] 当在S39中判断出满足稳定性条件(1)到(7)中的全部条件或者至少一个条件时,过程进行到S40。在S40中,误差学习部分33对在S38中计算出的气流计47的进气量感测误差的值进行学习,将该值存储在定义了感测误差值与进气量之间关系的图中。
[0150] 在图7所示的处理中,执行S31 — S38的处理与在S39中的稳定性条件判断的结果无关。可选地,可以在S31的处理之前执行稳定性条件判断。然后,当判断出发动机操作状态是稳定时,执行S31—S38的处理;而在判断出发动机操作状态不稳定时,不执行S31— S38的处理。这样,可以降低微型计算机的处理负载。
[0151] 上述的本实施例具有下列效果。
[0152] 利用物理模型、基于燃料压力传感器20a感测的喷射量感测值和气流计47感测的进气量感测值来计算排放氧气浓度。计算以这种方式计算的排放氧气浓度计算值与A/F传感器48感测的实际排放氧气浓度感测值之间的差值,并且将该差值看作是在上述物理模型中使用的进气量感测值的感测误差。基于以这种方式获得的气流计47的感测误差值来校正气流计47的感测值。也就是说,可以基于其它传感器20a、48的感测值(即,喷射量感测值和氧气浓度感测值)来校正气流计47的感测值。
[0153] 燃料压力传感器20a和A/F传感器48的感测值的感测精度高于气流计47的感测值的感测精度。相应地,可以校正气流计47的感测值。因此,可以对排放氧气浓度预测部分31使用气流计47的感测值执行预测计算的精度进行改善。能够以高精度执行其它使用气流计47的感测值的控制(例如,节流阀51a的控制等)。
[0154] 气流计47的感测误差值被存储在定义了感测误差值与进气量之间的关系的图中,并且被学习。相应地,可以将气流计47的整个感测范围中的误差值存储在该图中。因此,可以在气流计47的整个感测范围内校正进气量感测值。
[0155] 在气流计47的感测误差之中,只将那些基于在内燃机的操作状态是稳定时(即, 当满足上述条件(1)一(7)中的全部条件或至少一个条件时)感测的喷射量感测值、氧气浓度感测值和进气量感测值所计算出的误差存储在图中,并且学习它们。相应地,只存储和学习以高精度获得的感测误差,因此可以改善气流计47的感测值的校正精度。
[0156] 根据从燃烧室50a排出的排放气体到达A/F传感器48所需要的循环时间,在A/F 传感器48的感测值中出现了响应延迟。鉴于这一点,在本实施例中,使用基于喷射量感测值和进气量感测值计算出的氧气浓度计算值来进行EGR阀5¾的打开程度的反馈控制。因此,与使用由A/F传感器48感测的排放氧气浓度感测值进行反馈控制的情况相比,能够以高响应控制EGR阀52a。
[0157] 可以修改上述实施例,并且将上述实施例实现为例如下列方式。此外,本发明并不限于上述实施例。本实施例的特征结构可以任意组合。
[0158] 在上述实施例中的计算气流计47的感测误差中,基于喷射量感测值和进气量感测值、使用物理模型来计算排放氧气浓度,并且将通过该计算获得的排放氧气浓度计算值与实际排放氧气浓度感测值之间的差值看作是上述物理模型中使用的进气量感测值的感测误差。在这种情况下,使用该物理模型对排放氧气浓度进行计算的部分对应于根据本发明的计算装置。
[0159] 可选地,可以基于排放氧气浓度感测值和进气量感测值、使用物理模型来计算喷射量,并且通过将由该计算获得的喷射量计算值与实际喷射量感测值之间的差值看作是上述物理模型中使用的进气量感测值的感测误差,可以计算气流计47的感测误差。在这种情况下,使用该物理模型对喷射量进行计算的部分对应于所述计算装置。
[0160] 可选地,可以基于喷射量感测值和排放氧气浓度感测值、使用物理模型等来直接计算进气量,并且可以将由该计算获得的进气量计算值与实际进气量感测值之间的差值计算为气流计47的感测误差。在这种情况下,使用该物理模型等对进气量进行计算的部分对应于所述计算装置。
[0161] 在上述实施例中,将气流计47的进气量感测误差值存储在图中,同时使该误差值与进气量相关联。可选地,代替与进气量相关联,可以将进气量感测误差存储在该图中,同时使该误差值与其它参数相关联,例如由进气压力传感器45感测的进气压力或由进气温度传感器46感测的进气温度。
[0162] 为了将燃料压力传感器20a固定在喷射器20上,在上述实施例中,将燃料压力传感器20a固定在喷射器20的燃料入口 22上。可选地,如图2中的链线200a所示,可以将燃料压力传感器200a安装在壳体20e的内部,以对从燃料入口 22延伸到喷射孔20f的内部燃料通道25中的燃料压力进行感测。
[0163] 与将燃料压力传感器200a安装在壳体20e内部的情况相比,在如上所述的将燃料压力传感器20a固定在燃料入口 22上的情况下,可以简化燃料压力传感器20a的固定结构。当将燃料压力传感器200a安装在壳体20e的内部时,燃料压力传感器200a的固定位置与燃料压力传感器20a固定在燃料入口 22上的情况相比更加接近于喷射孔20f。因此, 可以更加适当地感测喷射孔20f中的压力波动。
[0164] 燃料压力传感器20a可以固定在高压管14上。在这种情况下,优选将燃料压力传感器20a固定在距公共轨道12预定距离的位置上。
[0165] 可以在公共轨道12和高压管14之间设置流率限制部分,以限制从公共轨道12流到高压管14的燃料的流率。当因高压管14、喷射器20等损坏而造成的燃料泄漏产生了过量的燃料流出时,该流率限制部分起到阻塞流路的作用。例如,该流率限制部分可以由诸如球等阀部件构成,该阀部件可以在发生流率过高时阻塞流路。可选地,可以采用由节流口 12a(燃料脉动减轻部分)和流率限制部分一体结合所构成的流动阻尼器。
[0166] 除了相对于燃料流动方向将燃料压力传感器20a设置在节流口和流率限制部分的下游的结构之外,还可以将燃料压力传感器20a设置在节流口和流率限制阀中的至少一个的下游。
[0167] 可以使用任意数量的燃料压力传感器20a。例如,两个或多个传感器20a可以设置在一个汽缸的燃料流动通道上。除了上述燃料压力传感器20a之外,还可以设置感测公共轨道12中的压力的轨道压力传感器。
[0168] 代替图2中所示的电磁驱动喷射器20,可以使用压电驱动喷射器。可选地,还可以使用不会引起泄漏孔M等压力泄漏的喷射器,例如不通过油压室Cd传送驱动力的直动式喷射器(例如,近些年已经开发的直动式压电喷射器)。在使用直动式喷射器的情况下,喷射率的控制很容易。
[0169] 根据用途等,可以对作为控制目标的发动机的种类和系统结构进行任意修改。虽然本发明在上述实施例中被应用于柴油发动机实例中,但是本发明也可以应用于火花点火式汽油发动机(具体而言,直喷式发动机)或基本采用类似方式的其它发动机。例如,直喷式汽油发动机的燃料喷射系统通常具有存储高压状态的燃料(汽油)的输送管。在该系统中,燃料从燃料泵泵送到输送管,并且将输送管中的高压燃料分配给多个喷射器20,并且将该高压燃料喷射和供应给发动机燃烧室。在该系统中,输送管对应于蓄压器。根据本发明的设备和系统不仅可以应用于将燃料直接喷射到汽缸中的喷射器,而且还可以应用于将燃料喷射到发动机的进气通道或者排气通道的喷射器。[0170] 尽管已经结合当前被认为是最实际且优选的实施例描述了本发明,但要理解的是,本发明不限于所披露的实施例,而是相反,本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围之内包括的各种修改和等价设置。

Claims (18)

1. 一种用于内燃机的进气量校正设备,包括:进气量获取部分,其用于从进气量传感器处获取进气量感测值,所述进气量传感器感测从进气系统流入所述内燃机的燃烧室中的进气量;氧气浓度获取部分,其用于从氧气浓度传感器处获取氧气浓度感测值,所述氧气浓度传感器感测从所述内燃机排出的排放气体中的氧气浓度,其特征在于所述进气量校正设备还包括:喷射量获取部分,其用于从喷射量传感器处获取喷射量感测值,所述喷射量传感器感测从喷射器喷射出的燃料的喷射量或者感测与所述喷射量有关的物理量;计算部分,其用于对所述进气量传感器、所述喷射量传感器和所述氧气浓度传感器中的特定一个传感器的感测目标进行计算,该计算基于其它两个传感器的感测值;以及进气量校正部分,其用于基于所述计算部分计算出的计算值与所述传感器中的所述特定一个传感器的感测值之间的差值来对所述进气量感测值进行校正。
2.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述计算部分基于所述喷射量感测值和所述氧气浓度感测值来计算所述进气量,并且所述进气量校正部分基于由所述计算部分计算出的所述进气量计算值与所述进气量感测值之间的差值来对所述进气量感测值进行校正。
3.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述计算部分基于所述进气量感测值和所述喷射量感测值来计算所述氧气浓度,并且所述进气量校正部分基于由所述计算部分计算出的所述氧气浓度计算值与所述氧气浓度感测值之间的差值来对所述进气量感测值进行校正。
4.如权利要求1所述的进气量校正设备,还包括:学习部分,其用于将由所述计算部分计算出的所述计算值与所述传感器中的所述特定一个传感器的感测值之间的差值看作是所述进气量感测值的误差,并且还用于将所述误差的值存储在定义了所述误差与所述进气量之间的关系的图中。
5.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述内燃机具有排放气体重新循环阀,用于对从排气系统重新循环到进气系统的排放气体重新循环量进行调节,并且所述计算部分执行所述计算,并且所述进气量校正部分基于所述排放气体重新循环阀连续固定在全关闭状态时感测到的所述喷射量感测值、所述氧气浓度感测值和所述进气量感测值来执行所述校正。
6.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述内燃机具有节流阀,该节流阀调节流入所述燃烧室中的所述进气量,并且所述计算部分执行所述计算,并且所述进气量校正部分基于所述节流阀连续固定在全打开状态时感测到的所述喷射量感测值、所述氧气浓度感测值和所述进气量感测值来执行所述校正。
7.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述内燃机具有增压器,该增压器通过使用所述排放气体作为驱动力源来对进入空气进行增压,所述增压器被构造成能够对将所述排放气体的流体能转换成所述驱动力的转换率进行可变的设定,并且所述计算部分执行所述计算,并且所述进气量校正部分基于所述增压器的所述转换率被连续设定在预定范围内时感测到的所述喷射量感测值、所述氧气浓度感测值和所述进气量感测值来执行所述校正。
8.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述内燃机具有增压器,该增压器通过使用所述排放气体作为驱动力源来对进入空气进行增压,并且所述计算部分执行所述计算,并且所述进气量校正部分基于所述增压器提供的增压压力在指定时间内或在超过该指定时间的时间内保持稳定时感测到的所述喷射量感测值、所述氧气浓度感测值和所述进气量感测值来执行所述校正。
9.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述计算部分执行所述计算,并且所述进气量校正部分基于所述内燃机的输出轴的旋转速度在指定时间内或在超过该指定时间的时间内保持稳定时感测到的所述喷射量感测值、所述氧气浓度感测值和所述进气量感测值来执行所述校正。
10.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述计算部分执行所述计算,并且所述进气量校正部分基于所述进气量获取部分感测的所述进气量在指定时间内或在超过该指定时间的时间内保持稳定时感测到的所述喷射量感测值、所述氧气浓度感测值和所述进气量感测值来执行校正。
11.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述计算部分执行所述计算,并且所述进气量校正部分基于所述喷射量获取部分感测的所述喷射量或与所述喷射量有关的所述物理量在指定时间内或在超过该指定时间的时间内保持稳定时感测到的所述喷射量感测值、所述氧气浓度感测值和所述进气量感测值来执行所述校正。
12.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中所述进气量校正设备应用于内燃机控制设备,该内燃机控制设备包括:氧气浓度计算部分,其基于由所述进气量校正部分校正的所述进气量感测值和所述喷射量感测值来计算所述排放气体中的氧气浓度;并且排放气体重新循环控制部分,其对排放气体重新循环阀的打开程度进行反馈控制,以使所述氧气浓度计算部分所计算的氧气浓度计算值接近于目标值。
13.如权利要求1所述的进气量校正设备,其中:所述内燃机被构造成将用于积累燃料的蓄压器中的所述燃料分配并供应给所述喷射器,并且所述喷射量传感器是一种对供应给所述喷射器的所述燃料的作为所述物理量的压力进行感测的燃料压力传感器,并且所述喷射量传感器设置在从所述蓄压器延伸到所述喷射器的喷射孔的燃料通道中的、位于距所述喷射孔比距所述蓄压器更近的位置处。
14.如权利要求13所述的进气量校正设备,其中:所述燃料压力传感器固定在所述喷射器上。
15.如权利要求14所述的进气量校正设备,其中:所述燃料压力传感器固定在所述喷射器的燃料入口上。
16.如权利要求14所述的进气量校正设备,其中:所述燃料压力传感器安装在所述喷射器的内部,以对从所述喷射器的所述燃料入口延伸到所述喷射器的所述喷射孔的内部燃料通道中的燃料压力进行感测。
17.如权利要求13的进气量校正设备,其中:节流口设置在从所述蓄压器延伸到所述喷射器的燃料入口的燃料通道中,以用于衰减所述蓄压器中的所述燃料的压力脉动,并且相对于燃料流动方向,所述燃料压力传感器设置在所述节流口的下游。
18. 一种进气量校正系统,包括:进气量传感器、喷射量传感器和氧气浓度传感器中的至少一个传感器,其中所述进气量传感器感测进气量,所述喷射量传感器感测喷射量或者与所述喷射量有关的物理量,所述氧气浓度传感器感测排放气体中的氧气浓度;以及如权利要求1到17中的任意一项所述的进气量校正设备。
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