CN102454500B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种内燃机的控制装置，其在根据内燃机的运转状态将喷射次数分割为多次来从燃料喷射阀中喷射燃料的情况下，能抑制因燃料的多次喷射而引起的内燃机的性能恶化，同时针对因燃料喷射阀的喷射量偏差而造成的对空燃比精度的影响，能精度良好地控制喷射阀的喷射量。本发明的控制装置是具备通过对线圈提供励磁电流而使阀体启动来喷射燃料的燃料喷射阀、并将燃料分为多次直接喷射到燃烧室的内燃机的控制装置，具备根据内燃机的燃料喷射次数来学习燃料喷射阀的无效脉冲宽度和有效脉冲宽度的脉冲宽度学习单元，并将它们作为燃料喷射阀的脉冲宽度输出。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
在内燃机中具备燃料喷射控制装置，其按照运转状态而进行适当的燃料喷射量的运算，根据该运算结果来驱动用于喷射燃料的燃料喷射阀。该燃料喷射阀通过在内置的线圈流过电流所产生的磁力来进行构成所述燃料喷射阀的阀体的开闭，以使得喷射阀能保持开阀以及闭阀状态，进行与该开阀期间相应的燃料的喷射。并且，喷射的燃料量主要由燃料的压力和燃料喷射阀的喷口部的气体压力之间的压力差、以及使阀体维持开状态来喷射燃料的时间来决定。因此，为了进行适当的量的燃料喷射，不仅需要按照燃料的压力来设定维持燃料喷射阀的开阀的时间，还需要迅速且精度良好地进行阀体的开闭动作。
另外，在对所述内燃机的燃料喷射中所公知的是，一般在1次燃烧中进行1次喷射，但通过将要求燃料喷射量分割为多次且每次进行少量喷射，能在燃烧室内的混合气体形成中实现均质化和燃料微粒化，能改善空载运转的稳定性和排放气体的净化，并且有助于提高输出。图19是表示该关系的一例的图。如图所示，伴随着燃料喷射次数的增加，促进了来自燃料喷射阀的喷射燃料的微粒化，燃烧室内的混合气体的均质性也得到提高，内燃机的燃烧性能提升，从而提高了空载运转的运转性和输出，抑制了来自内燃机的粉尘的产生。
如此，伴随着内燃机的性能提升的要求，寻求能进行少量的燃料喷射的燃料喷射阀和燃料喷射装置。但是，在进行少量的燃料喷射的情况下，由于需要缩短维持燃料喷射阀的开阀的时间，因此，相对于该燃料喷射阀的开阀维持时间，阀体从闭阀状态到开阀状态为止的时间和从开阀状态到闭阀状态为止的时间(无效脉冲)所占的比例增大，从而该无效脉冲的误差会给燃料的喷射量的精度带来直接且较大的影响。因此，为了在分割为多次来进行燃料喷射时精度良好地进行燃料喷射，以下提高燃料喷射阀的无效脉冲控制的精度的方法是公知的。
在专利文献1中，作为提高无效脉冲控制的精度的方法，公开了如下方法：进行从不进行燃料喷射的充分短的燃料喷射脉冲宽度起逐渐增大燃料喷射脉冲宽度的控制，同时检测共轨(common rail)的燃压计测值的变化，从而特定实际开始燃料喷射的燃料喷射脉冲宽度。
另外，在专利文献2中，公开了如下方法：在将燃料喷射分割为多次来进行控制时，停止多次喷射而控制为1次的喷射，根据进行该1次喷射时的空燃比和进行多次喷射时的空燃比的不同，来学习燃料喷射阀的无效脉冲。
专利文献
专利文献1：JP特开2006-125371号公报
专利文献2：JP特开平6-257497号公报
但是，在专利文献1公开的方法中，作为燃料喷射阀的无效脉冲部分，虽然能根据该运转状态中的燃料喷射阀的闭阀状态来特定成为开阀状态的位置，但关于燃料喷射阀的闭阀或施加于燃料喷射阀的燃料压力的不同的影响则无法判定。
另外，在专利文献2公开的方法中，在使用燃料喷射阀来进行分割喷射时，通过切换为1次喷射能学习该燃料喷射阀的无效脉冲部分，但存在会对分割为多次来进行燃料喷射的内燃机的性能提升产生妨碍的问题。
发明内容
本发明鉴于所述问题而提出，其目的在于提供一种能在不妨碍内燃机的性能提升的前提下精度良好地控制燃料喷射量的内燃机的控制装置。
为了解决上述课题，本发明的内燃机的控制装置是具备通过向线圈提供励磁电流而使阀体启动来喷射燃料的燃料喷射阀，并将燃料直接喷射到燃烧室的内燃机的控制装置，具备根据内燃机的燃料喷射次数来学习燃料喷射阀的无效脉冲宽度和有效脉冲宽度的单元。
如以上说明所能理解那样，根据本发明在将内燃机的要求喷射量分为多次来进行喷射时，能在不妨碍内燃机的性能提升的前提下维持或提高燃料喷射精度。
上述以外的课题、构成及效果通过以下实施方式的说明而明确。
附图说明
图1是应用本发明的控制装置的一个实施方式的内燃机的整体构成图。
图2是本发明的控制装置的一个实施方式的构成图。
图3是表示内燃机的运转状态和燃料喷射次数的关系的图。
图4是表示燃料喷射阀动作的时间图的一例的图，(A)是燃料喷射阀驱动脉冲信号，(B)是其驱动电流波形，(C)是以时间序列来表示该燃料喷射阀内阀动作的图。
图5是表示同一燃料喷射量下燃料喷射次数不同时有效脉冲和无效脉冲之间的关系的图，(A)是表示在将燃料喷射次数设为1次的情况下有效脉冲和无效脉冲之间的关系的图。(B)是表示在将燃料喷射次数设为3次以上的情况下有效脉冲和无效脉冲之间的关系的图。
图6是表示燃料喷射次数、和无效脉冲占燃料喷射脉冲的比例之间的关系的图。
图7是表示燃料喷射阀的流量特性的图。
图8是表示内燃机的空燃比和性能之间的关系的图。
图9是表示燃料喷射次数和燃料喷射阀学习图之间的关系的图。
图10是表示基于燃料喷射次数的变化的燃料喷射阀的喷射量学习的时间图的一例的图，(A)是燃料喷射次数，(B)是表示每次的燃料喷射脉冲宽度，(C)是以时间序列来表示空燃比的变化的图。
图11是表示燃料喷射阀学习图的格子设定的一例的图。
图12是表示基于燃料喷射次数的变化的无效脉冲宽度学习的一例的图，(A)是表示图11所示的学习图的一部分的图，(B)表示燃料喷射次数，(C)是以时间序列来表示空燃比的变化的图。
图13是表示基于燃料喷射次数的变化的燃料喷射阀的脉冲宽度学习的时间图的一例的图，(A)是燃料喷射次数，(B)是每次的燃料喷射脉冲宽度，(C)是以时间序列来表示空燃比的变化的图，(D)是有效脉冲宽度学习，(E)是以时间序列来表示无效脉冲宽度学习的实施的图。
图14是表示本发明的控制装置的控制流程图。
图15是表示施加到燃料喷射阀的燃料压力和燃料喷射阀的无效脉冲宽度之间的关系的图。
图16是表示驱动燃料喷射阀的驱动电流波形的形态和燃料喷射阀的无效脉冲宽度之间的关系的图。
图17是表示与偏差要因相应的无效脉冲宽度学习的流程图。
图18是表示每次的燃料喷射脉冲宽度、和无效脉冲宽度占其比例之间的关系的图。
图19是表示内燃机的燃料喷射次数和性能之间的关系的图。
(符号说明)
1内燃机
2活塞
3进气阀
4排气阀
5燃料喷射阀
6火花塞
7点火线圈
8水温传感器
9ECU(发动机控制单元)
10进气管
11排气管
12三元催化剂
13氧传感器
14EGR阀
15收集器
16曲柄角传感器
18EGR通路
19节流阀
10空气流量计(AFM)
21燃烧室
22加速器开度传感器
23燃料罐
24低压燃料泵
25高压燃料泵
26燃料压力传感器
27燃料喷射控制装置
28驱动控制单元
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的内燃机的控制装置的实施方式。
图1是应用本发明的控制装置的内燃机的基本构成图，图示的内燃机1具备活塞2、进气阀3、以及排气阀4。进入气体通过空气流量计(AFM)20进入节流阀19，经由作为分歧部的收集器(collector)15，再经由进气管10、进气阀3而被提供到内燃机1的燃烧室21。燃料从燃料罐23通过低压燃料泵24提供给内燃机1，进而通过高压燃料泵25提高到燃料喷射所需要的压力。然后，从燃料喷射阀5向内燃机1的气缸1a的燃烧室21进行喷射供给，使用点火线圈7所提供的电力通过火花塞6进行点火。在此，通过燃料压力传感器26来计测燃料的压力。燃烧后的排放气体经由排气阀4向排气管11排出，排气管11具备用于净化排放气体的三元催化剂12。另外，排气管11和收集器15经由EGR(Exhaust Gas Recirculation：排放气体再循环装置)阀14和EGR通路18而连通，在进入气体中混合排放气体。ECU(Engine Control Unit：发动机控制单元)9中内置有燃料喷射控制装置27，对ECU9输入内燃机1的曲柄角传感器16的信号、AFM20的空气量信号、检测排放气体中的氧浓度的氧传感器13的信号、加速器开度传感器22的加速器开度、燃料压力传感器26等的信号。然后，ECU9根据加速器开度传感器22的信号算出对内燃机的要求转矩，并且进行空载状态的判定等。另外，ECU9具备：根据曲柄角传感器16的信号来运算内燃机的转速的转速检测单元、以及根据从水温传感器8获得的内燃机的水温和内燃机开始动作后的经过时间等来判断是否处于对三元催化剂12进行了预热的状态的单元。另外，ECU9算出内燃机1需要的进入空气量，将与其匹配的开度信号输出给节流阀19，并且，燃料喷射控制装置27算出与该进入空气量相应的燃料量并将燃料喷射信号输出给燃料喷射阀5，并向火花塞6输出点火信号。
图2是表示本发明的控制装置的构成的一个实施方式的图。
在图示的ECU9中内置有燃料喷射控制装置27，燃料喷射控制装置27具有用于控制喷射阀5的驱动的驱动控制单元28，并根据该驱动控制单元28的运算结果将驱动脉冲分为多次而提供给燃料喷射阀5。然后，通过向燃料喷射阀5的线圈5a提供励磁电流，该阀体(未图示)启动，直接将燃料喷射到内燃机1的燃烧室21内。
首先，说明用于使燃料喷射阀5的阀体启动的励磁电流的提供。在燃料喷射控制装置27的高电压生成电路27a中，以内燃机的蓄电池的电源为基础来生成燃料喷射泵5的开阀所需要的高的电源电压。然后，按照驱动电路27d的用于电源电压生成的指令将该高的电源电压变换成所期望的电源电压。在燃料喷射阀驱动电路(Hi：高)27b中，选择所述高的电源电压和作为蓄电池电源的低的电源电压的任一者来提供给燃料喷射阀5。在燃料喷射阀5从闭阀成为开阀时，提供高的电源电压以流过开阀所需要的开阀电流，在维持燃料喷射阀5的开阀状态的情况下，将电源电压切换为蓄电池电压而流过保持电流。燃料喷射阀驱动电路(Lo：低)27c与燃料喷射阀驱动电路(Hi)27b相同，是用于使驱动电流流过燃料喷射阀5的设于燃料喷射阀5的下游的驱动电路。这些高电压生成电路27a、燃料喷射阀驱动电路(Hi)27b、燃料喷射阀驱动电路(Lo)27c由被输入来自驱动控制单元28的控制信号的驱动电路27d所驱动控制，由此，向燃料喷射阀5提供期望的驱动电源以及驱动电流(励磁电流)，能控制燃料喷射阀5的驱动。在此，通过驱动控制单元28所算出的驱动电流波形来控制该驱动电路27d的驱动期间(对燃料喷射阀的通电时间)以及驱动电源电压值、驱动电流值。
接下来，说明向驱动电路27d提供控制信号的驱动控制单元28、以及输入到该驱动控制单元28的脉冲宽度。ECU9具备：检测内燃机的空燃比的空燃比检测单元9a；检测内燃机的运转状态的运转状态检测单元9b；根据该运转状态检测单元9b所检测出的内燃机的运转状态来设定燃料喷射次数的喷射次数设定单元9c；以及学习无效脉冲宽度的脉冲宽度学习单元9d。驱动控制单元28具备：脉冲宽度运算单元28a，其根据脉冲宽度学习单元9d的学习结果算出用于开阀驱动燃料喷射阀的励磁电流的脉冲宽度，来作为相当于燃料喷射量的有效脉冲宽度和相当于燃料喷射阀的开阀以及闭阀延迟的无效脉冲宽度；以及驱动波形运算单元28b，其算出燃料喷射阀的驱动波形。另外，在脉冲宽度学习单元9d中，如后所述，也能根据需要进行有效脉冲宽度的学习。另外，也能通过不同的脉冲宽度学习单元来分别学习有效脉冲宽度和无效脉冲宽度。在该脉冲宽度学习单元9d中，根据运转状态检测单元9b的内燃机的运转状态来学习变更燃料喷射次数时的空燃比检测单元9a的空燃比的变化，作为脉冲宽度运算单元28a的无效脉冲宽度。然后，更新脉冲宽度运算单元28a的无效脉冲宽度或有效脉冲宽度，将更新后的燃料喷射阀的有效脉冲宽度和无效脉冲宽度的信号输出给驱动电路27d和驱动波形运算单元28b，在驱动波形运算单元28b中，根据该有效脉冲宽度和无效脉冲宽度的信号、以及运转状态检测单元9b的内燃机的运转状态，算出燃料喷射阀的驱动电流波形，并输出给驱动电路27d。在驱动电路27d中，如已经叙述那样，根据这些运算结果来控制高电压生成电路27a、燃料喷射阀驱动电路(Hi)27b、以及燃料喷射阀驱动电路(Lo)27c，将驱动脉冲提供给燃料喷射阀5来控制燃料喷射阀5的驱动。
以上，进行了燃料喷射阀5的最适当的驱动控制，将内燃机1的燃烧所需要的燃料量提供到燃烧室内。
图3是表示内燃机的运转状态和所设定的燃料喷射次数之间的关系的图，图中横轴是转速，纵轴是转矩。
ECU9的喷射次数设定单元9c(参照图2)中，例如根据图3所示的关系，根据内燃机的运转状态来设定燃料喷射次数。进而，该燃料喷射次数例如能根据内燃机的性能提升所需的要求、燃料喷射阀能精度良好地进行喷射的最小喷射脉冲宽度、以及燃料喷射控制装置的性能等来决定，预先在内燃机的控制装置内进行运算以及设定。
图4是表示燃料喷射阀动作的时间图的一例的图，参照图4来说明开阀驱动燃料喷射阀的脉冲宽度、相当于燃料喷射量的有效脉冲宽度、和相当于燃料喷射阀的开阀以及闭阀延迟的无效脉冲宽度之间的关系。在此，图4(A)是燃料喷射阀驱动脉冲信号，图4(B)是该驱动电流波形，图4(C)以时间序列来表示燃料喷射阀内阀动作。
图4(A)的燃料喷射阀驱动脉冲信号是表示由脉冲宽度学习单元9d和脉冲宽度运算单元28a(参照图2)算出的脉冲宽度(TI)的信号。另外，图4(B)的燃料喷射阀驱动电流波形是表示在高电压生成电路27a、燃料喷射阀驱动电路(Hi)27b和燃料喷射阀驱动电路(Lo)27c所生成的驱动电流波形的一例的波形。在图4(C)示出根据该燃料喷射阀驱动脉冲信号而根据燃料喷射阀驱动电流波形所启动的燃料喷射阀5内的阀动作。另外，图4中上方表示开阀状态，下方表示闭阀状态。如图所示，在提供所述驱动脉冲信号后隔开规定时间(Td-OP-a)而完成开阀动作，在停止驱动脉冲信号的提供后隔开规定时间(Td-CL-a)而完成闭阀动作。这样的开阀时间(Td-OP-a)和闭阀时间(Td-CL-a)成为燃料喷射阀的无效脉冲宽度，将对从整体的脉冲宽度(TI)减去无效脉冲宽度后的值进行控制作为有效脉冲宽度。
接下来，参照图5来说明同一燃料喷射量下燃料喷射次数和有效脉冲以及无效脉冲之间的关系。图5(A)表示在设燃料喷射次数为1次的情况下的有效脉冲宽度和无效脉冲宽度之间的关系，图5(B)表示在设燃料喷射次数为3次的情况下的有效脉冲宽度和无效脉冲宽度之间的关系。
如图所示，伴随着燃料喷射次数的增加，每次的喷射脉冲宽度变短，相对于每次的喷射脉冲宽度，无效脉冲宽度所占比例增加。这是因为无效脉冲宽度和要求喷射脉冲宽度无关，而是伴随着燃料喷射阀的阀动作而存在规定时间。
用图表在图6中示出图5说明的燃料喷射次数、和无效脉冲占燃料喷射脉冲的比例之间的关系。如图5说明那样，若燃料喷射次数增加，则无效脉冲所占的比例会进一步增加。
图7是表示燃料喷射阀的流量特性的一例的图，点划线表示燃料喷射阀的基本特性，在该点划线的上下的实线表示燃料喷射阀的偏差。在此，燃料喷射阀的偏差源于燃料喷射阀的制造偏差或经时变化，是公知的内容，因此省略其详细的说明。
图7中示出同一喷射下的1次喷射和3次喷射的情况下的燃料喷射脉冲宽度和燃料喷射流量之间的关系，如图5以及图6说明那样，在本图中还示出了基于燃料喷射次数的每次的喷射脉冲宽度的不同和无效脉冲宽度占燃料喷射脉冲宽度的比例之间的关系。如此，随着燃料喷射次数增加即燃料喷射脉冲宽度减小，无效脉冲所占的比例增加，由于该燃料喷射次数的不同与燃料喷射阀所具有的无效脉冲宽度的偏差相关联，因此在本实施方式中，利用该特征提取出燃料喷射阀的无效脉冲宽度的偏差，来进行无效脉冲宽度的学习。
在此，在图8示出内燃机的空燃比与内燃机性能之间的关系。由于本图中的关系是公知的内燃机的关系，因此省略其详细说明，但可知即使在分多次来进行燃料喷射的情况下，精度良好地进行内燃机的空燃比控制也与内燃机的性能提升紧密相联，因此不可或缺。
接下来，图9是表示现有的燃料喷射次数和燃料喷射阀学习图之间的关系的图，图示的燃料喷射次数是根据图3所示的关系而设定的喷射次数的一例。另外，学习图中的虚线所示格子表示对用于进行燃料喷射阀的喷射量的学习的每个运转区域所分配的区，燃料喷射阀的学习格子和燃料喷射阀的燃料喷射次数是独立的关系。
如图所示，在同一学习格子区内燃料喷射次数不同时，在产生了燃料喷射阀的无效脉冲宽度的偏差的情况下，根据从图5至图7所说明的燃料喷射次数和无效脉冲所占的比例之间的关系，不能精度良好地学习燃料喷射阀的喷射量。因此，在本实施方式中，一边维持期望的喷射次数，一边另外分别学习燃料喷射阀的无效脉冲和有效脉冲的偏差，来提高燃料喷射精度。参照图10及以后的图，来说明本实施方式的燃料喷射控制。
图10是表示本实施方式的燃料喷射阀的喷射量学习相对于燃料喷射次数的变化的时间图的一例的图。在此，图10(A)是燃料喷射次数，图10(B)是每次的燃料喷射脉冲宽度，图10(C)以时间序列来表示空燃比的变化。
如图10(A)以及图10(B)所示，伴随着燃料喷射次数的增加，脉冲宽度变短。另外，关于图10(C)所示的内燃机的空燃比的变化，实际是利用检测排放气体中的氧浓度的氧传感器13(参照图1)的信号，通过内燃机的控制装置来实施反馈控制，因此，并不会维持图中所示那样的空燃比变化。但是，为了说明方便，示出了维持空燃比随着燃料喷射次数的变化而变化后的状态。
如图所示，在燃料喷射阀的无效脉冲宽度带有偏差的情况下，每当燃料喷射次数变化，如ΔA以及ΔB所示那样，内燃机的空燃比将变化。在本实施方式中，通过将该ΔA以及ΔB作为无效脉冲宽度来进行补正，能精度良好地学习燃料喷射阀的无效脉冲的偏差。另外，图10(B)所示的容许最小脉冲宽度是燃料喷射阀能精度良好地进行喷射的最小脉冲宽度，在喷射要求脉冲宽度比该脉冲宽度短的情况下，不能正确地学习无效脉冲宽度。因此，在这种情况下不进行无效脉冲宽度的学习即可。另外，如图18后述那样，相对于每次的燃料喷射脉冲，无效脉冲所占的比例越大(即每次的燃料喷射脉冲宽度越小)，无效脉冲偏差对于内燃机的空燃比的影响也就越大。因此，在每次的燃料喷射脉冲宽度比规定值大的情况下，能使得不进行无效脉冲宽度的学习。
相对于图9所示的现有的燃料喷射阀学习图，参照图11来说明本实施方式中所使用的燃料喷射次数和燃料喷射阀学习图的格子设定的一例。
如图9说明那样，在现有的燃料喷射阀学习图中，由于燃料喷射阀的学习格子和燃料喷射阀的燃料喷射次数是独立的关系，因此在用该格子区分的同一区内燃料喷射次数不同的情况下，不能精度良好地进行燃料喷射阀的学习。因此，在图11所示的学习图中，为了保持该学习精度，与图10说明的无效脉冲宽度的补正不同而另外使燃料喷射阀的学习格子和燃料喷射阀的喷射次数的变更相符合，从而实现了精度更高的无效脉冲的偏差的学习。另外，图示的学习图能按照根据内燃机的运转状态而由喷射次数设定单元9c(参照图2)设定的燃料喷射次数，来设定该学习图的各个区的值。另外，预先准备按燃料喷射次数不同而不同的学习图，能按照根据内燃机的运转状态而设定的燃料喷射次数，从这些学习图中选择最适当的学习图来使用。
由此，燃料喷射阀的无效脉冲和有效脉冲的分割将不再需要，能以与现有的1次喷射相同的方法来简便地学习无效脉冲的偏差。另外，在这种情况下，由于需要针对燃料喷射次数设定的变化设定学习格子，因此相对于现有技术，需要细致且复杂地来设定学习格子。
图12是表示使用了图11所示的学习图的、基于燃料喷射次数的变化的无效脉冲宽度学习的一例的图。在此，图12(A)是表示图11所示的学习图的一部分的图，图12(B)是燃料喷射次数，图12(C)是以时间序列来表示空燃比的变化的图。
图12(A)所示的格子表示图11说明的燃料喷射阀的学习图的格子。另外，该格子中的箭头表示在内燃机的运转状态变化情况下的燃料喷射次数的变化的一例。根据图12(A)所示的例子，由于内燃机的运转状态跨学习图的格子，燃料喷射阀的要求喷射次数从a次变化为b次。图12(B)中的燃料喷射次数的虚线表示该要求燃料喷射次数(相当于格子内的喷射次数)，实线表示根据要求燃料喷射次数而执行的实际的燃料喷射次数。如图所示，即使在内燃机的运转状态变化从而进行了要求燃料喷射次数的变更的情况下，也持续规定期间不变更燃料喷射次数而维继前次的燃料喷射次数，在经过规定期间后再将该燃料喷射次数变更为要求燃料喷射次数。
由此，能在同一内燃机的运转状态中变更燃料喷射次数，能更正确地提取燃料喷射的无效脉冲偏差，能将内燃机所要求的燃料喷射次数和执行要求之间的不同抑制为最小限度。进而，关于图12(C)的空燃比的偏移ΔZ(在不变更燃料喷射次数的情况下的空燃比偏移)，作为燃料喷射阀的有效脉冲的偏移来学习，关于空燃比的偏差ΔA，作为图10所说明那样的燃料喷射阀的无效脉冲的偏移来学习，能通过分割为燃料喷射阀的偏移的要因来精度良好地学习每次的偏差。在此，持续规定期间不变更燃料喷射次数而维继前次的燃料喷射次数，优选在从燃料喷射次数少的状态移转到多的状态时，通过上述的方法能不低于燃料喷射阀的最小喷射量而实施多次燃料喷射，能在确保了燃料喷射阀的流量特性的范围内进行控制。但是，在不低于燃料喷射的最小喷射量而能维持燃料喷射次数的情况下，并不需要维继前次的燃料喷射次数。
图13是更详细说明图12所说明的本实施方式的基于燃料喷射次数的变化的燃料喷射阀的脉冲宽度学习的一例的时间图。在此，图13(A)是燃料喷射次数，图13(B)是每次的燃料喷射脉冲宽度，图13(C)是以时间序列来表示空燃比的变化的图，图13(D)是有效脉冲宽度学习，图13(E)是以时间序列来表示无效脉冲宽度学习的实施的图。另外，关于图13(C)所示的空燃比，如图10说明那样，即使该空燃比根据内燃机的运转状态或燃料喷射次数而暂时发生变化，之后也会利用检测排放气体中的氧浓度的氧传感器13(参照图1)的信号来由内燃机的控制装置实施反馈控制，因此该空燃比的变化被抑制。
图示的时间图的前半的区域示出了未对实施的燃料喷射次数进行变更的状态，即内燃机的运转状态变化从而产生空燃比变化的状态，在这种情况下学习燃料喷射阀的有效脉冲宽度(称作“基础学习”)。接下来，时间图的后半的区域示出了在图12说明的变更了燃料喷射次数的状态，即由此而产生空燃比变化的状态，在这种情况下不更新燃料喷射阀的有效脉冲宽度学习而更新燃料喷射阀的无效脉冲宽度学习(称作“TS学习”)。在此，TS学习的双点划线所示的部件偏差上限以及部件偏差下限表示因制造偏差或经时变化而引起的燃料喷射阀的无效脉冲偏差，并设置燃料喷射阀的无效脉冲宽度学习的更新限制(学习值限制)，以使得仅在该上下限值的范围内更新无效脉冲宽度学习。通过设置这样的更新限制，能仅在规定范围内进行燃料喷射阀的学习，其结果，空燃比收敛于期望的值，能精度良好地控制燃料喷射阀的喷射量。
通过实施这样在图12、图13中所说明的方法，将不需要图11所述的学习图的格子的复杂的设定，即使在进行多次燃料喷射的本发明的内燃机的控制装置中，也能精度更加良好地进行燃料喷射阀的学习。
接下来，图14是本实施方式的控制装置的控制流程图。
在内燃机的控制装置的控制中，首先检测内燃机的运转状态(S1401)，并根据该内燃机的运转状态来运算燃料喷射阀的要求喷射次数(S1402)，且根据内燃机的运转状态和要求喷射次数来运算每次的燃料喷射脉冲宽度(T1)(S1403)。接下来，如图12所说明那样，在运算后经过规定时间后，根据要求喷射次数来运算并执行燃料喷射次数(S1404)。然后，根据该燃料喷射的执行来判定是否变更了燃料喷射次数(S1405)，在变更了燃料喷射次数的情况下，停止燃料喷射阀的有效脉冲宽度学习即基础学习的更新(S1406)，进行燃料喷射阀的无效脉冲宽度学习(S1407)。另外，在所述S1405中判定为未变更燃料喷射次数的情况下，停止燃料喷射阀的无效脉冲宽度学习的更新(S1408)，进行燃料喷射阀的有效脉冲宽度学习即基础学习(S1409)。然后，使这些燃料喷射阀的有效脉冲和无效脉冲的学习得以反映，并对燃料喷射阀输出燃料喷射脉冲(S1410)。
相对于上述的脉冲宽度学习，参照图15至图17，说明与偏差要因相应的本发明的无效脉冲宽度学习。
首先，图15以及图16是表示能成为偏差要因的施加到燃料喷射阀的燃料压力以及用于驱动燃料喷射阀的驱动电流波形的形态、和燃料喷射阀的无效脉冲宽度之间的关系的图。
图15的横轴表示燃压，纵轴表示燃料喷射阀的无效脉冲宽度。另外，点划线表示检测燃料压力的燃料压力传感器26(参照图1)的中央特性，点划线的上下的实线表示该燃料压力传感器的特性偏差。如图所示，伴随着燃料压力增加，无效脉冲宽度的偏差增大，燃料喷射阀的无效脉冲宽度的偏差会根据燃料压力检测值而变化，因此通过使用燃料压力作为参数来学习燃料喷射阀的无效脉冲宽度，能提高其学习精度。
另外，若变更在图4所示的燃料喷射阀驱动电流波形的形态，则燃料喷射阀的开阀时间(Td-OP-a)以及闭阀时间(Td-CL-a)也会变化。进而，该燃料喷射阀驱动电流波形的电流值由于驱动电路的偏差而在规定范围内具有偏差。因此，如图16所示，燃料喷射阀的无效脉冲宽度根据燃料喷射阀的电流波形的形态而变化，进而，由于各个电流波形存在固有的偏差，因而燃料喷射阀的无效脉冲宽度也具有固有的偏差。因此，与施加到燃料喷射阀的燃料压力相同，通过利用燃料喷射阀驱动电流波形作为参数来学习燃料喷射阀的无效脉冲宽度，能进一步提高其学习精度。
图17是在将这些燃料压力、燃料喷射阀驱动电流波形的形态等的偏差要因作为参数来使用的情况下的无效脉冲宽度学习的流程图。
首先，进行内燃机的燃料压力传感器26(参照图1)的燃压值的输入处理(S1701)，并进行驱动燃料喷射阀的电流波形(基于图2的驱动波形运算单元28b)的选择(S1702)。接下来，根据已经叙述的燃料喷射次数的变化等来判定用于燃料喷射无效脉冲宽度学习的条件是否成立(S1703)，在其成立的情况下，利用燃料压力以及/或者燃料喷射阀驱动电流波形的形态作为参数来进行燃料喷射阀的无效脉冲宽度的学习(S1704)。
另外，关于图17所示的内燃机的燃料压力传感器26的输入处理和驱动燃料喷射阀的电流波形的选择，也能仅进行其中的一者。另外，在实施两者的情况下，也能替换实施的顺序。进而，在是上述以外的要因的情况下，能将它们适当地包含到无效脉冲宽度学习的流程中。
另外，能适宜地变更图17所示的学习流程，例如，首先判定用于燃料喷射无效脉冲宽度学习的条件是否成立，之后，进行偏差要因的输入处理等，也能利用这些偏差要因作为参数来学习无效脉冲宽度。
接下来，参照图18来说明进行无效脉冲宽度学习的条件。图18是表示每次的燃料喷射脉冲宽度、和无效脉冲宽度占其比例之间的关系的图。
如图10(B)中所述那样，相对于每次的燃料喷射脉冲，无效脉冲所占的比例越大，无效脉冲偏差对内燃机的空燃比的影响就越显著，因此，在燃料喷射的无效脉冲宽度的学习中，期望无效脉冲占燃料喷射脉冲宽度的比例为规定值以上。即，优选在每次的燃料喷射脉冲宽度为规定值以下的情况下进行该无效脉冲宽度的学习。因此，如图所示，仅在每次的燃料喷射脉冲宽度位于规定范围内的情况下许可燃料喷射阀的无效脉冲宽度学习，由此能使该无效脉冲宽度学习优化，进而能使其简化。
以上，详述了本发明的实施方式，根据本发明，在与内燃机的运转状态相应而将燃料喷射阀的燃料喷射分为多次来实施的情况下，能学习燃料喷射阀的偏差来精度良好地控制燃料喷射量，其结果，能提供内燃机的稳定的空燃比控制，能避免内燃机的废气排放量过大以及运转性恶化。
另外，本发明并不限于上述的实施例而包含各种变形例。例如，上述的实施方式是为了易于理解本发明而进行了详细的说明，但并不限定于一定要具备说明的全部构成。另外，能将某实施例的构成的一部分置换成其它的实施例的构成，另外，也能在某实施例的构成中加入其它的实施例的构成。另外，关于各实施例的构成的一部分，也可以追加、删除、置换其它的构成。
另外，控制线和信息线是考虑说明上的需要而示出，在制品上不一定示出有全部的控制线和信息线。可以认为在实际中几乎全部的构成彼此连接。

Claims (10)

1.一种内燃机的控制装置，具备通过向线圈提供励磁电流而使阀体启动来喷射燃料的燃料喷射阀，并将燃料直接喷射到燃烧室，其特征在于，
该控制装置具备：
空燃比检测单元，其检测所述内燃机的空燃比；
运转状态检测单元，其检测所述内燃机的运转状态；
喷射次数设定单元，其根据由所述运转状态检测单元检测出的所述内燃机的运转状态来设定燃料喷射次数；
驱动控制单元，其对用于开阀驱动所述燃料喷射阀的所述励磁电流的脉冲宽度进行驱动控制；和
脉冲宽度学习单元，其学习所述脉冲宽度，
所述驱动控制单元算出相当于喷射到所述燃烧室的燃料喷射量的有效脉冲宽度、和相当于所述燃料喷射阀的开阀以及闭阀延迟且不依赖于所述燃料喷射次数的公共的无效脉冲宽度，
在根据所述内燃机的转速和转矩而由所述喷射次数设定单元设定的至少三种所述燃料喷射次数发生了变化时，所述脉冲宽度学习单元对基于所述燃料喷射次数的变化的所述空燃比的变化进行学习，作为所述无效脉冲宽度。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在由所述喷射次数设定单元设定了燃料喷射次数后，到开始所述燃料喷射阀的无效脉冲宽度的学习为止，不变更所述燃料喷射次数。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在燃料喷射次数的变更后的次数相对于变更前的次数多的情况下，到开始所述燃料喷射阀的无效脉冲宽度的学习为止，不变更所述燃料喷射次数。
4.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在将燃料分为多次来喷射到所述燃烧室时的每一次的所述励磁电流的脉冲宽度处于规定范围内时，所述脉冲宽度学习单元学习所述无效脉冲宽度。
5.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在将燃料分为多次来喷射到所述燃烧室时的各个喷射量比例处于规定范围内时，所述脉冲宽度学习单元学习无效脉冲宽度。
6.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述脉冲宽度学习单元利用施加到所述内燃机的所述燃料喷射阀的燃料压力、以及提供给所述燃料喷射阀的线圈的励磁电流的形态这两者中的至少一者作为参数，来学习所述无效脉冲宽度。
7.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
将由所述脉冲宽度学习单元学习的所述无效脉冲宽度限制在预先设定的设定范围内。
8.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述脉冲宽度学习单元根据由所述空燃比检测单元检测出的所述空燃比来分别学习有效脉冲宽度和无效脉冲宽度，
该脉冲宽度学习单元学习在变更燃料喷射次数时的所述空燃比的变化作为所述燃料喷射阀的无效脉冲宽度，并学习在未变更燃料喷射次数的情况下的所述空燃比的变化作为所述燃料喷射阀的有效脉冲宽度。
9.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
不同时实施所述燃料喷射阀的所述有效脉冲宽度和所述无效脉冲宽度的学习的更新，在停止任一方的更新后，实施另一方的更新。
10.一种内燃机的控制装置，具备通过向线圈提供励磁电流而使阀体启动来喷射燃料的燃料喷射阀，并将燃料直接喷射到燃烧室，其特征在于，
该控制装置具备：
空燃比检测单元，其检测所述内燃机的空燃比；
运转状态检测单元，其检测所述内燃机的运转状态；
喷射次数设定单元，其根据由所述运转状态检测单元检测出的所述内燃机的运转状态来设定燃料喷射次数；
驱动控制单元，其对用于开阀驱动所述燃料喷射阀的所述励磁电流的脉冲宽度进行驱动控制；和
喷射量学习单元，其根据由所述空燃比检测单元检测出的所述空燃比，在按每个运转状态划分成多个区的学习图中进行所述燃料喷射阀的喷射量的学习，
所述喷射量学习单元与根据所述内燃机的转速和转矩而设定的至少三种所述燃料喷射次数相对应地设定所述学习图的各个区，或者按不同的燃料喷射次数使用不同的学习图，由此来学习所述燃料喷射阀的喷射量。
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