CN102840044B - 燃料喷射量计算方法和燃料喷射控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供燃料喷射量计算方法和燃料喷射控制装置，即使由于组装误差、挺杆间隙的经时变化而使阀的开闭定时产生偏差，也能够计算合适的燃料喷射量而实现燃料效率的提高和排气的净化。提供一种燃料喷射量计算方法，计算喷射到车辆的内燃机中的燃料喷射量，其特征在于，计算内燃机的气缸在进气开始时的吸入空气的进气气压峰值与进气结束时的吸入空气的进气气压底值的差分、即相对吸入空气气压，并根据该相对吸入空气气压计算燃料喷射量。

Description

燃料喷射量计算方法和燃料喷射控制装置

技术领域

本发明涉及燃料喷射量计算方法和燃料喷射控制装置。

背景技术

以往，在以电子方式控制燃料喷射量的内燃机的控制装置中，估计吸入到气缸内的空气量（下面，简称为“吸入空气量”），根据该吸入空气量来计算燃料喷射量。作为燃料喷射量的计算方法，提出有如下方法：作为使空燃比的控制精度更佳的方法，活塞的动作步骤根据下死点时的进气管负压和内燃机的转速估计吸入空气量来确定燃料喷射量（例如，参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3708574号公报

然而，当内燃机的挺杆间隙产生经时变化时，进气阀和排气阀的开闭定时会产生偏差。由于该进气阀和排气阀的开闭定时的偏差，虽然实际的吸入空气量的变化小，但有时下死点附近的进气管负压的偏差变得比较大，因此在上述的以往的燃料喷射量计算方法的情况下，存在这样的课题：实际的吸入空气量与吸入空气量的估计值之间的偏差变得比较大，有可能无法计算最适合的燃料喷射量。

发明内容

本发明正是鉴于上述情况而完成的，提供如下的燃料喷射量计算方法和燃料喷射控制装置：即使由于组装误差或挺杆间隙的经时变化而使阀的开闭定时产生偏差，也能够计算出适当的燃料喷射量而实现燃料效率的提高和排气净化。

解决课题的手段

为了解决上述课题，第一方面所述的发明是一种燃料喷射量计算方法，计算喷射到车辆的内燃机（2）中的燃料喷射量，其特征在于，计算所述内燃机（2）的气缸在进气开始时的吸入空气的进气气压峰值（例如实施方式中的峰值）与进气结束时的吸入空气的进气气压底值（例如实施方式中的底值）的差分、即相对吸入空气气压（例如实施方式中的相对值），根据该相对吸入空气气压计算所述燃料喷射量。

第二方面所述的发明的特征在于，在第一方面所述的发明中，根据所述相对吸入空气气压和所述内燃机（2）的转速来计算所述燃料喷射量。

第三方面所述的发明是一种燃料喷射控制装置，其控制喷射到车辆的内燃机（2）中的燃料喷射量，其特征在于，所述燃料喷射控制装置具备：进气气压传感器（16），其检测所述内燃机（2）的气缸的进气气压；燃料喷射装置（17），其喷射燃料；以及控制装置（12），其根据由所述进气气压传感器（16）检测到的进气气压来控制所述燃料喷射装置（17）的燃料喷射量，该控制装置（12）具备：相对压检测单元（22），其检测相对吸入空气气压，该相对吸入空气气压是所述内燃机（2）的气缸在进气开始时的吸入空气的进气气压峰值与进气结束时的吸入空气的进气气压底值的差分；以及燃料量计算单元（23），其根据所述相对吸入空气气压来计算所述燃料喷射装置（17）的燃料喷射量。

第四方面所述的发明的特征在于，在第三方面所述的发明中，具备转速传感器（18），该转速传感器（18）检测所述内燃机（2）的转速，所述燃料量计算单元（23）根据所述相对吸入空气气压与所述内燃机（2）的转速来计算所述燃料喷射量。

发明效果

根据第一方面和第三方面所述的发明，根据进气气压峰值与进气气压底值的相对吸入空气气压来计算燃料喷射量，从而由于挺杆间隙的组装误差、经时变化等而使进气阀或排气阀的开闭定时产生偏差，例如，即使因排气定时与进气定时的气阀重叠（valve overlap）的影响而对进气负压产生影响，也能够计算出与几乎不变化的吸入步骤的定时相应的燃料喷射量，因此能够计算出与实际的吸入空气量对应的燃料喷射量，因此，具有这样的效果：能够计算出适当的燃料喷射量而实现燃料效率的提高和排气的净化。

根据第二方面和第四方面所述的发明，在为同一相对吸入空气气压且内燃机的转速不同的情况下，吸入空气量根据转速而发生变化，但通过根据转速和相对吸入空气气压来计算燃料喷射量，而能够计算出适当的燃料喷射量，因此具有这样的效果：能够实现进一步的燃料效率的提高和排气的净化。

附图说明

图1是本发明的实施方式的内燃机的燃料喷射控制装置的概略结构图。

图2是上述燃料喷射控制装置的控制装置的框图。

图3是示出排气步骤后的每个挺杆间隙的进气管内压力的说明图。

图4是示出底值与吸入空气量以及相对值与吸入空气量的关系的线图。

图5是示出上述控制装置的映射图检索用的控制压力计算处理的流程图。

图6是示出上述控制装置的喷射量计算处理的流程图。

标号说明

2：内燃机；

12：控制装置；

18：转速传感器；

21：A/D转换器；

22：相对压检测部（相对压检测单元）；

23：燃料量计算部（燃料量计算单元）；

24：喷射器开阀控制部。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的燃料喷射量计算方法和燃料喷射控制装置的实施方式进行说明。

图1示出了该实施方式的内燃机的燃料喷射控制装置。该燃料喷射控制装置1是以电子方式控制对摩托车的内燃机2的燃料喷射量的装置，进行所谓的电子线控方式的节流控制。检测其操作量的节流传感器11安装于节流阀手柄10，该节流传感器11的检测结果被输入到控制装置12。能够经由致动器13而改变节流开度的节流阀15设置在内燃机2的进气管14，控制装置12根据节流传感器11的检测结果对致动器13进行驱动控制，从而调节节流开度。

测量进气管14内的压力的进气管内压力传感器（PB传感器）16安装于上述节流阀的下游侧的进气管14。该进气管内压力传感器16的检测信号被输入到上述的控制装置12。并且，向进气管14内喷射燃料的喷射器17以其喷射口朝向下游侧的方式倾斜着安装于比进气管内压力传感器16更靠下游侧的进气管14。该喷射器17根据控制装置12的控制指令控制燃料喷射量，更具体而言，根据喷射器17的燃料的喷射时间来控制燃料喷射量。

检测内燃机2的曲轴3的转速的转速传感器18与控制装置12连接。并且，控制装置12控制安装于内燃机2的火花塞4的点火时机。

在此，在图1所示的内燃机2中，一个气缸的进气阀5a经由设置于每个气缸的进气侧摇臂6a而被进气侧凸轮轴7a的凸轮8a推压，从而进行开闭动作。同样地，一个气缸的排气阀5b经由设置于每个气缸的排气侧摇臂6b而被排气侧凸轮轴7b的凸轮8b推压，从而进行开闭动作。

如图2所示，控制装置12构成为分别具备A/D转换器21、相对压检测部（相对压检测单元）22、燃料量计算部（燃料量计算单元）23以及喷射器开阀控制部24。再者，关于相对压检测部22、燃料量计算部23和喷射器开阀控制部24，通过由控制装置12的运算装置（未图示）执行的程序来实现。

A/D转换器21对从进气管内压力传感器16输入的进气管内压力的模拟信号进行数字转换，并向相对压检测部22输出该数字转换后的进气管内压力的信号。在此，A/D转换器21进行定时器处理，使得成为大约160μs的抽样周期。

相对压检测部22读入从A/D转换器21输出的进气管内压力的A/D值，在活塞的动作步骤处于上死点附近的检索阶段（下面，称为“峰值阶段”）的情况下求出进气管内压力的峰值。并且，在活塞的动作步骤处于下死点附近的检索阶段（下面，称为“底部阶段”）的情况下求出进气管内压力的底值。并且，相对压检测部22检测这些进气管内压力的峰值与底值的差分即相对压（下面，简称为“相对值”），并将该信息输出到燃料量计算部23。

在此，在活塞的动作步骤处于峰值阶段或者底部阶段的开始阶段的情况下，相对压检测部22开始读入相应于各检索阶段的峰值或底值，在活塞的动作步骤处于峰值阶段或者底部阶段的结束阶段的情况下，相对压检测部22完成相应于各检索阶段的峰值和底值的读入。相对压检测部22检测一个峰值阶段的最大值作为峰值，并检测一个底部阶段的最小值作为底值。

根据由相对压检测部22检测出的相对值的信息和由转速传感器18输入的转速（NE）的信息，燃料量计算部23参照预先存储在非易失性的存储器等（未图示）中的映射图来计算（确定）与这些相对值和曲轴转速对应的一个喷射映射值。并且，燃料量计算部23求出在喷射映射值上加上了无效喷射量后的喷射时间，并将该计算出的喷射时间的信息输出到喷射器开阀控制部24。

在此，上述无效喷射量是指从向喷射器17输出开始燃料喷射的控制指令起到实际开始燃料喷射为止的延时部分、是根据喷射器17的规格等而变化的值且预先按每个喷射器17来决定。再者，以通过参照映射图来计算燃料喷射量的情况作为一个示例而进行了说明，但不限于映射图，例如也可以采用表格。

喷射器开阀控制部24利用燃料量计算部23根据喷射时间的信息对喷射器17进行驱动控制，即，使燃料从喷射器17喷射所计算出的喷射时间。再者，喷射器17的每单位时间的燃料喷射量是固定的，利用喷射时间来控制燃料的喷射量。

对于活塞的动作步骤从排气步骤后的上死点（TDC）向进气步骤后的下死点（BDC）推移的进气管内压力传感器16的检测信号的波形（PB波形），图3分别单独概略性地示出了进气侧的挺杆间隙（图中省略）为最小的情况（MIN）、标准的情况（TYP）和最大的情况（MAX）。该实施方式中的挺杆间隙是指图1所示的进气侧的凸轮8a与进气侧摇臂6a之间的间隙和进气阀5a与进气侧摇臂6a之间的间隙。此外，上述的挺杆间隙为标准的情况是指测定内燃机2的进气侧的许多的挺杆间隙后得到的平均值。

在此，图3是纵轴为进气管内压力、横轴为时间的说明图，如该图3所示，与挺杆间隙无关，当排气步骤快要结束时，如果打开进气侧的阀，则进气管内压力急剧地上升，在排气阀关闭的上死点附近成为极大值。并且，当活塞朝下死点移位时，进气管内压力随着该活塞的移位而逐渐下降，在进气步骤结束的下死点附近成为极小值。再者，当进气管内压力超过下死点时，再次向上升趋势转变。

与挺杆间隙为最大（挺杆间隙MAX）的情况或标准（挺杆间隙TYP）的情况相比，在挺杆间隙为最小（挺杆间隙MIN）的情况下，在上死点附近的进气管内压力的峰值（下面，简称为“进气管内压力的峰值”）更高。并且，与挺杆间隙为最大（挺杆间隙MAX）的情况或标准（挺杆间隙TYP）的情况相比，在下死点附近的进气管内压力的底值（下面，简称为“进气管内压力的底值”）也在挺杆间隙为最小（挺杆间隙MIN）的情况下更高。并且，与挺杆间隙为最小（挺杆间隙MIN）的情况或标准（挺杆间隙TYP）的情况相比，在上死点附近的进气管内压力的峰值在挺杆间隙为最大（挺杆间隙MAX）的情况下更低，并且，与挺杆间隙为最小（挺杆间隙MIN）的情况或标准（挺杆间隙TYP）的情况相比，在下死点附近的进气管内压力的底值也在挺杆间隙为最大（挺杆间隙MAX）的情况下更低。在挺杆间隙为标准（挺杆间隙TYP）的情况下，上死点附近的峰值和下死点附近的底值均为上述的最大（挺杆间隙MAX）的情况和最小（挺杆间隙MIN）的情况的中间值。

图4示出了吸入到气缸内的吸入空气量（g；横轴）相对于进气管内压力的控制值即控制PB（kPa；纵轴）的变化，进气管内压力的控制值是指进气管内压力的底值和进气管内压力的峰值与底值的相对值。此外，吸入空气量是指混合有从喷射器17喷射的燃料的空气量，在控制空燃比即确定喷射器17的燃料喷射量时，需要该吸入空气量。在空燃比被设定成相同的情况下，若吸入空气量增加，则对喷射器17的燃料喷射量进行增加控制，若吸入空气量减少，则对喷射器17的燃料喷射量进行减少控制。

如上述图4的线图所示，底值根据挺杆间隙的大小而上下地变动。更具体而言，在挺杆间隙为MAX（在图4中用实线表示）的情况下最大，在挺杆间隙为MIN（在图4中用单点虚线表示）的情况下最小，在挺杆间隙为TYP（在图4中用虚线表示）的情况下为上述MAX与MIN之间的值。这是因为，阀的开闭定时相应于挺杆间隙的大小而产生偏差，例如在上死点附近，排气（EX）与进气（IN）的定时少许重叠，从而开始从气缸喷回到进气管14的定时发生变化。并且，由于该喷回定时的变化的影响而使进气管内压力返回到正压侧的定时发生变化，因此进气管内压力的波形本身分别相应于挺杆间隙而上下地偏移。并且，峰值偏移，从而进气管内压力的底值也相应于上述偏移量而发生偏移。

但是，即使进气管内压力的底值相应于挺杆间隙的大小而发生变化，也仅是这些波形相互偏移，实际上吸入到气缸内的空气量的变化极小。例如，当采用进气管内压力的底值来求出吸入空气量的估计值时，该求出的吸入空气量的估计值与实际的吸入空气量之间会产生大的偏离，有可能无法进行针对于实际的吸入空气量的最适合的燃料喷射，使得燃料效率或环境性能降低。

相对于此，与进气管内压力的底值相比，虽然进气管内压力的峰值与底值的相对值为大约6kPa的低值，但相应于挺杆间隙的大小的波动极小。并且，相对值与进气管内压力的底值同样地相应于吸入空气量的增加而成为大致成比例地增加的趋势。即，采用进气管内压力的峰值与底值的相对值，从而能够在不受挺杆间隙的偏移等的影响的情况下估计吸入空气量。即，进气管内压力的峰值与底值的相对值与实际的吸入空气量大致成比例，从而能够采用进气管内压力的峰值与底值的相对值来计算喷射器17的燃料喷射量。再者，在图4的线图中示出了在吸入空气量最少的情况下空燃比（A/F）为“14.1”、在吸入空气量最多的情况下空燃比（A/F）为“18.3”、其变化率为大约30%的情况下的一个示例。

该实施方式的燃料喷射控制装置1具备上述的结构，下面，参照流程图对该燃料喷射控制装置1的控制装置12的控制处理进行说明。

首先，参照图5对映射图检索用的控制压力计算处理进行说明。通过160μs的定时器处理来执行该控制压力计算处理。

在步骤S01中，读入对进气管内压力传感器16的检测结果进行A/D转换后的A/D值。

在步骤S02中，判定检测阶段是否已被确定。在步骤S02的判定结果是判定为“否”（检测阶段未被确定）的情况下，暂且结束此一连串的处理。

在步骤S02的判定结果是判定为“是”（检测阶段已确定）的情况下，进入到步骤S03的处理。在此，检测阶段的确定是指确定检测峰值的上死点附近还是检测底值的下死点附近。此外，检测阶段被确定的状态是能够使用上述的A/D值的状态，为能够读入A/D值的峰值或者底值的状态。再者，根据基于未图示的曲轴角传感器等而检测出的活塞的动作步骤，例如在成为预先设定的动作步骤的范围内的情况下能够确定检测阶段。

在步骤S03中，判定是否正在读入峰值或底值。在该步骤S03的判定结果是判定为“否”（不是读入中）的情况下，进入到步骤S04，在判定为“是”（读入中）的情况下，进入到步骤S07。

在步骤S04中，判定是否是开始读入峰值或者读入底值的开始阶段。在此，有时上述的峰值和底值出现的定时相应于挺杆间隙的大小而产生偏差。因此，在成为预先设定的动作步骤的开始阶段的时刻，开始峰值的读入或者底值的读入，在成为结束阶段的时刻结束峰值的读入或者底值的读入。再者，由于在检测阶段刚被确定之后尚未立即成为峰值或者底值的读入开始阶段，因此步骤S03的判定为“否”。

在步骤S04的判定结果是判定为“否”（不是峰值和底值的读入开始阶段）的情况下，暂且结束此一连串的处理。另一方面，在步骤S04的判定结果是判定为“是”（是峰值的读入开始阶段或者底值的读入开始阶段）的情况下，进入到步骤S05。

在步骤S05中，在为峰值的读入开始阶段的情况下，将读入状态的标志设为“峰值读入中”，在为底值的读入开始阶段的情况下，将读入状态的标志设为“底值读入中”。

在步骤S06中，在为峰值读入中的情况下，作为用于检测峰值的初始值，将当前的A/D值设定为峰值，同样地，在为底值读入中的情况下，将当前的A/D值设定为底值。并且，暂且结束上述的一连串的处理。

另一方面，在步骤S03中，在判定为正在读入峰值或底值的情况下，进入到步骤S07，判定是否是结束峰值或底值的读入的结束阶段。在该判定的结果是判定为“是”（结束阶段）的情况下，进入到步骤S12，在判定为“否”（不是结束阶段）的情况下，进入到步骤S08。

在步骤S08中，判定最新的A/D值是否比当前设定的峰值大。在该步骤S08的判定的结果是判定为“是”（A/D值>峰值）的情况下，进入到步骤S09，在判定为“否”（A/D值≦峰值）的情况下，进入到步骤S10。

在步骤S09中，将当前的峰值置换成最新的A/D值，从而更新峰值，暂且结束上述的一连串的处理。

在步骤S10中，判定最新的A/D值是否比当前设定的峰值小。在该步骤S10的判定结果是判定为“是”（A/D值<底值）的情况下，进入到步骤S11，将最新的A/D值设定为当前的底值，暂且结束上述的一连串的处理。同样地，在判定为步骤S10的判定结果为“否”（A/D值≧底值）的情况下也暂且结束上述的一连串的处理。再者，重复上述的步骤S08至步骤S11的处理，直至在步骤S07中判定为结束阶段为止。

另一方面，在步骤S07的判定结果是判定为“是”（为结束阶段）的情况下，进入到步骤S12，解除峰值和底值的读入状态的标志为“读入中”的状况。

在步骤S13中，从峰值中减去底值而计算峰值与底值的相对值（下面，简称为“相对值”），暂且结束上述的一连串的处理。

下面，参照图6的流程图来对喷射量计算处理进行说明。

首先，在步骤S21中，根据由转速传感器18检测出的转速和在上述步骤S13的处理中计算出的相对值，参照预先存储在存储单元中的转速传感器18与相对值的映射图（未图示）来计算燃料喷射量的喷射映射值。转速与相对值的映射图被设定成这样：转速越高、相对值越高，喷射映射值越大。

在步骤S22中，在喷射映射值上加上无效喷射量，根据该相加的值计算利用喷射器17使燃料喷射的喷射时间。

在步骤S23中，利用喷射器开阀控制部24进行这样的控制：使喷射器17驱动在步骤S22中计算出的喷射时间，暂且结束上述的一连串的处理。

因此，根据上述的实施方式的燃料喷射量计算方法，根据峰值与底值的相对值来计算喷射映射值，从而即使由于挺杆间隙的组装误差或经时变化等而使进气阀或排气阀的开闭定时产生偏差，也能够计算出与实际的吸入空气量对应的喷射时间，因此能够以适当的喷射时间驱动喷射器17来实现燃料效率的提高和排气的净化。

并且，在为同一相对值且内燃机2的转速不同的情况下，吸入空气量相应于转速而发生变化，但通过根据转速和相对值来计算喷射映射值而能够计算适当的喷射时间，因此能够实现进一步的燃料效率的提高和排气的净化。

再者，本发明不限于上述的实施方式的结构，在不脱离其主旨的范围内能够进行设计变更。

例如，在上述的实施方式中，对利用160μs的定时器处理来执行映射检索用的控制压力计算处理的情况进行了说明，但不限于160μs，也可以通过比160μs早的定时器处理或晚的定时器处理来执行。

并且，在上述的实施方式中，对进行电子线控方式的节流控制的情况进行了说明，但即使是在进行电子线控方式以外的方式的节流控制的情况下，也能够同样地应用。

此外，在图1中，以设置有进气侧凸轮轴7a和排气侧凸轮轴7b的所谓的DOHC型的内燃机2为一个示例进行了说明，但不限于此，只要是具备挺杆间隙产生偏离的阀开闭机构的内燃机2，就能够应用。

并且，对根据转速和相对值且参照映射图来求出喷射映射值的情况进行了说明，但也可以根据转速和相对值来计算吸入空气量的估计值，从而根据该吸入空气量的估计值来计算喷射映射值。

此外，在上述的实施方式中，以摩托车的内燃机作为一个示例而进行了说明，但不限于摩托车的内燃机，也能够应用于三轮和四轮的车辆的内燃机。

Claims (4)

1.一种燃料喷射量计算方法，计算喷射到车辆的内燃机(2)中的燃料喷射量，其特征在于，具有以下步骤：

计算相对吸入空气气压，该相对吸入空气气压是所述内燃机(2)的气缸在进气开始时的吸入空气的进气气压峰值与进气结束时的吸入空气的进气气压底值之间的差分，

根据该相对吸入空气气压计算燃料喷射量的喷射映射值，在所述喷射映射值上加上无效喷射量，根据该相加的值计算使燃料喷射的喷射时间，由此，计算所述燃料喷射量，所述无效喷射量是指从输出开始燃料喷射的控制指令起到实际开始燃料喷射为止的延时部分。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射量计算方法，其特征在于，

根据所述相对吸入空气气压和所述内燃机(2)的转速来计算所述燃料喷射量。

3.一种燃料喷射控制装置，其控制喷射到车辆的内燃机(2)中的燃料喷射量，其特征在于，

所述燃料喷射控制装置具备：

进气气压传感器(16)，其检测所述内燃机(2)的气缸的进气气压；

燃料喷射装置(17)，其喷射燃料；以及

控制装置(12)，其根据由所述进气气压传感器(16)检测到的进气气压来控制所述燃料喷射装置(17)的燃料喷射量，

该控制装置(12)具备：

相对压检测单元(22)，其检测相对吸入空气气压，该相对吸入空气气压是所述内燃机(2)的气缸在进气开始时的吸入空气的进气气压峰值与进气结束时的吸入空气的进气气压底值之间的差分；以及

燃料量计算单元(23)，其根据所述相对吸入空气气压计算燃料喷射量的喷射映射值，在所述喷射映射值上加上无效喷射量，根据该相加的值计算使燃料喷射的喷射时间，由此，计算所述燃料喷射装置(17)的燃料喷射量，所述无效喷射量是指从向所述燃料喷射装置(17)输出开始燃料喷射的控制指令起到实际开始燃料喷射为止的延时部分。

4.根据权利要求3所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，

该燃料喷射控制装置具备转速传感器(18)，该转速传感器(18)检测所述内燃机(2)的转速，

所述燃料量计算单元(23)根据所述相对吸入空气气压与所述内燃机(2)的转速来计算所述燃料喷射量。