CN107013353A - 内燃机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的控制系统，具备进气口喷射阀及电子控制单元。所述电子控制单元构成为：(i)算出对进气口喷射阀要求的要求喷射量；(ii)取得开始曲轴角及结束曲轴角中的一方；(iii)基于开始曲轴角及结束曲轴角中的一方，算出开始曲轴角及结束曲轴角中的另一方，从而使得从与脉动的初始相位对应的基准曲轴角至结束曲轴角为止的临时喷射量减去从基准曲轴角至开始曲轴角为止的临时喷射量所得到的值与要求喷射量相等，(iv)将从开始曲轴角至结束曲轴角为止的曲轴角范围换算成目标通电期间；及(v)通过仅在目标通电期间内对进气口喷射阀通电而执行燃料喷射。

Description

内燃机的控制系统

技术领域

本发明涉及内燃机的控制系统。

背景技术

已知有具备缸内喷射阀和进气口喷射阀的内燃机。在这样的内燃 机中，通过低压泵汲取的燃料经由低压燃料供给通路向进气口喷射阀 供给，通过高压泵进一步加压的燃料经由高压燃料供给通路向缸内喷 射阀供给。在这样的结构中，基于检测向进气口喷射阀供给的燃料的 压力的燃压传感器的检测值，来控制进气口喷射阀的燃料喷射量。

在此，在日本特开平7-208236中公开了如下情况：为了更高精度 地控制进气口喷射阀的燃料喷射量，基于上述的燃压与进气通路内的 压力的差压来校正燃料喷射量。

发明内容

在上述结构中，主要以高压泵的驱动为起因，在低压燃料供给通 路内存在燃压发生脉动的情况。在这样的脉动的发生中，燃压在短时 间内发生变动，因此在从取得燃压传感器的检测值至执行燃料喷射为 止时间内，实际的燃压发生变化，而且在喷射中，实际的燃压也存在 变化的可能性。在日本特开平7-208236的技术中，未考虑这样的脉动 地校正燃料喷射量，因此在产生了脉动的情况下，可能无法高精度地 控制进气口喷射阀的燃料喷射量。

因此，本发明提供一种即使在以高压泵为起因而低压燃料供给通 路产生燃压脉动的情况下，也能够高精度地控制进气口喷射阀的燃料 喷射量的内燃机的控制系统。

本发明的一方式的内燃机的控制系统，具备缸内喷射阀、进气口 喷射阀、低压泵、低压燃料供给通路、高压泵、高压燃料供给通路、 曲轴角传感器及电子控制单元。所述缸内喷射阀构成为向所述内燃机 的气缸内直接喷射燃料。所述进气口喷射阀构成为向所述内燃机的进 气口喷射燃料。所述低压泵构成为对燃料加压。所述低压燃料供给通 路构成为将由所述低压泵加压后的燃料向所述进气口喷射阀供给。所 述高压泵构成为与所述内燃机连动而被驱动。所述高压泵构成为对从 所述低压燃料供给通路供给的燃料进一步加压，从而在所述低压燃料 供给通路内产生燃压的脉动。所述高压燃料供给通路构成为将由所述 高压泵加压后的燃料向所述缸内喷射阀供给。所述曲轴角传感器构成 为检测所述内燃机的曲轴角。所述电子控制单元构成为基于所述内燃 机的状态，算出对所述进气口喷射阀要求的要求喷射量。所述电子控 制单元构成为取得开始曲轴角及结束曲轴角中的一方。所述开始曲轴 角是与所述进气口喷射阀的燃料喷射的开始预定定时对应的曲轴角。 所述结束曲轴角是与所述进气口喷射阀的燃料喷射的结束预定定时对 应的曲轴角。所述电子控制单元构成为基于所述开始曲轴角及所述结 束曲轴角中的所述一方和算出在任意的曲轴角范围内所述进气口喷射 阀临时进行了燃料喷射的情况下的临时喷射量的以下的式(2)，算出所 述开始曲轴角及所述结束曲轴角中的另一方，从而使得从与所述脉动 的初始相位对应的基准曲轴角至所述结束曲轴角为止的临时喷射量减 去从所述基准曲轴角至所述开始曲轴角为止的临时喷射量所得到的值 与所述要求喷射量相等。所述式(2)包含将脉动模型化的以下的式(1)。

P(θ)＝A cos{c(θ-B)}+P_c…(1)

此处，P为与所述曲轴角对应的燃压值，θ为所述曲轴角，A为所 述脉动的振幅，c为所述曲轴角每360度内的由所述高压泵喷出燃料的 喷出次数，B为所述脉动的初始相位，P_c为所述脉动的中心燃压值， Q_p为所述临时喷射量，k为常数，Ne为所述内燃机的转速。所述电子 控制单元构成为将从所述开始曲轴角至所述结束曲轴角为止的曲轴角 范围换算成目标通电期间。所述电子控制单元构成为通过仅在所述目 标通电期间内对所述进气口喷射阀通电而执行燃料喷射。

根据上述方式的内燃机的控制系统，开始曲轴角及结束曲轴角中 的另一方基于包含将脉动模型化的式(1)的式(2)来算出，因此能高精度 地算出。由此，能够高精度地算出目标通电期间，即使在发生脉动的 情况下也能够高精度地控制燃料喷射量。

另外，在开始曲轴角及结束曲轴角中的另一方的计算中，不使用 从开始曲轴角至结束曲轴角的临时喷射量，而使用从基准曲轴角至结 束曲轴角的临时喷射量和从基准曲轴角至开始曲轴角的临时喷射量。 在此，基准曲轴角是与初始相位对应的曲轴角，因此基准曲轴角的燃 压值通过式(1)能够简易地表示。因此，上述的2个临时喷射量能够简 易地表示。由此，能抑制用于算出开始曲轴角及结束曲轴角中的另一 方的电子控制单元的处理负荷的增大。

在上述方式的内燃机的控制系统中，可以还具备燃压传感器，所 述燃压传感器构成为检测所述低压燃料供给通路内的燃压。所述电子 控制单元可以构成为，以一定的采样时间间隔取得所述燃压传感器的 检测值。所述电子控制单元可以构成为，作为喷射开始判定，判定所 述开始曲轴角是否处于本次取得的所述燃压传感器的所述检测值被取 得的时点下的第一曲轴角与取得下次的检测值的预定时点下的第二曲 轴角之间。所述电子控制单元可以构成为，在所述开始曲轴角处于所 述第一曲轴角与所述第二曲轴角之间的情况下，算出所述开始曲轴角 及所述结束曲轴角中的所述另一方。

在上述方式的内燃机的控制系统中，可以还具备燃压传感器，所 述燃压传感器构成为检测所述低压燃料供给通路内的燃压。所述电子 控制单元可以包括存储器，所述存储器存储有所述曲轴角每360内的 由所述高压泵喷出燃料的喷出次数。所述电子控制单元可以构成为， 以一定的采样时间间隔取得所述燃压传感器的检测值。所述电子控制 单元可以构成为，至少基于上上次、上次及本次取得的所述燃压传感 器的所述检测值，算出所述脉动的中心燃压值、所述脉动的振幅及所 述脉动的初始相位。

在上述方式的内燃机的控制系统中，所述电子控制单元可以构成 为，基于上次及本次取得的所述燃压传感器的所述检测值和与所述采 样时间间隔对应的曲轴角，来算出所述脉动的振幅。

在上述方式的内燃机的控制系统中，所述电子控制单元可以构成 为，基于上次及本次取得的所述燃压传感器的所述检测值中的一方、 所述燃压传感器的所述检测值中的所述一方被取得的时点下的曲轴 角、所述曲轴角每360度内的由所述高压泵喷出燃料的喷出次数、算 出的所述脉动的振幅和算出的所述脉动的中心燃压值，来算出所述脉 动的初始相位。

在上述方式的内燃机的控制系统中，所述电子控制单元可以构成 为，作为脉动判定，判定所述内燃机的转速是否属于与所述内燃机的 其他转速区域相比所述脉动增大的脉动增大区域内。所述电子控制单 元可以构成为，在所述脉动判定中作出肯定判定的情况下，算出所述 开始曲轴角及所述结束曲轴角中的所述另一方。

根据本发明，能够提供一种即使在以高压泵为起因而低压燃料供 给通路发生了燃压脉动的情况下，也能够高精度地控制进气口喷射阀 的燃料喷射量的内燃机的控制系统。

附图说明

图1是本实施例的控制系统的概略构成图。

图2是燃压的波形图。

图3是表示燃压脉动的波形和进气口喷射阀的喷射时间的一例的 坐标图。

图4中，(A)是表示ECU取得的多个检测值的坐标图，(B)是表示 基于多个检测值而模型化的燃压脉动的坐标图。

图5是表示进气口喷射控制的一例的流程图。

图6是表示目标通电期间计算处理的一例的流程图。

图7中，(A)是表示曲轴角与燃压的关系的坐标图，(B)是表示曲轴 角与临时喷射量的关系的坐标图，(C)是表示曲轴角与要求喷射量和临 时喷射量的关系的坐标图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的优选实施例。

图1是本实施例的控制系统1的概略构成图。控制系统1包括发 动机10和控制发动机10的ECU(Electronic Control Unit)41。发动机10 是火花点火式的串列4气缸发动机，具备包含串列配置的气缸111～114 的气缸组11、缸内喷射阀组37及进气口喷射阀组27。发动机10是内 燃机的一例。控制系统1是内燃机的控制系统的一例。

缸内喷射阀组37包括向气缸111～114内分别喷射燃料的缸内喷射 阀371～374。进气口喷射阀组27包括向与气缸111～114连通的进气口 13内分别喷射燃料的进气口喷射阀271～274。缸内喷射阀371～374及 进气口喷射阀271～274分别是在规定的通电期间向电磁线圈通电而使 阀芯从阀座分离，由此来调整燃料喷射量的电磁驱动式的开闭阀。

在发动机10形成有：具有与气缸111～114分别对应的多个进气口 13的进气通路12；具有未图示的多个排气口的排气通路。分别在气缸111～114中，收容未图示的活塞来划定燃烧室。燃烧室通过进气阀及排 气阀来开闭。而且，发动机10具备未图示的点火火花塞。而且，发动 机10具备：与多个活塞连动的曲轴14；与曲轴14连动并对进气阀或 排气阀进行驱动的凸轮轴15。而且，设有检测曲轴14的旋转角的曲轴 角传感器14a。曲轴角传感器14a进行的曲轴角检测的分辨率优选例如 1度左右的高分辨率，但是没有限定于此。

另外，控制系统1包括燃料罐21、低压泵22、调压器23、低压 燃料配管25、低压输送管26及燃压传感器28。

在燃料罐21积存有作为燃料的汽油。低压泵22对燃料进行加压 而向低压燃料配管25内喷出。调压器23将向低压燃料配管25内喷出 的燃料调压成预先设定的低压侧的供给压。

低压燃料配管25及低压输送管26是将从低压泵22喷出的燃料向 进气口喷射阀271～274供给的低压燃料供给通路的一例。通过低压泵 22加压至规定的压力等级并通过调压器23调压成低压侧的供给压的燃 料经由低压燃料配管25向低压输送管26导入。

进气口喷射阀271～274与低压输送管26连接，向与气缸111～114 分别对应的进气口13内喷射燃料。燃压传感器28检测低压输送管26 内的燃压，其详情在后文叙述。燃压传感器28的检测值以一定的采样 时间间隔由ECU41取得。

另外，控制系统1包括高压泵31、高压燃料配管35、高压输送管 36及燃压传感器38。

高压泵31从分支配管25a吸入燃料，加压成比来自低压泵22的 供给压等级高压的高压等级，该分支配管25a从低压燃料配管25分支。 在分支配管25a设有抑制分支配管25a内的燃压脉动的脉动阻尼器29。

具体而言，高压泵31包括泵壳体31h、能够在泵壳体31h内滑动 的柱塞31p、划定在泵壳体31h及柱塞31p之间的加压室31a。加压室 31a的容积根据柱塞31p的位移而变化。在后述的电磁阀32打开的状 态下，由低压泵22加压的燃料经由分支配管25a导入到加压室31a内。 加压室31a内的燃料由柱塞31p加压成高压而喷出到高压燃料配管35 内。

在发动机10的凸轮轴15装配有对柱塞31p进行驱动的凸轮CP。 凸轮CP的形状是角被修圆的大致正方形。而且，高压泵31具有通过 凸轮CP而升降的随动升降器31f、对随动升降器31f向凸轮CP侧施力 的弹簧31g。柱塞31p与随动升降器31f连动，柱塞31p也与随动升降 器31f一起升降。凸轮轴15经由链条或传送带而与曲轴14连动。凸轮 轴15及凸轮CP相对于曲轴14的旋转速度以1/2的旋转速度被驱动。

在高压泵31的加压室31a的燃料导入口部设有电磁阀32。电磁阀 32具有阀芯32v、对阀芯32v进行驱动的线圈32c、对阀芯32v始终向 开方向施力的弹簧32k。向线圈32c的通电通过ECU41经由驱动电路 42来控制。当线圈32c被通电时，阀芯32v克服弹簧32k的作用力而 将低压燃料配管25的分支配管25a和加压室31a隔断。在线圈32c为 非通电的状态下，阀芯32v通过弹簧32k的作用力而维持开状态。

在高压泵31与缸内喷射阀组37之间的高压燃料配管35上设有带 弹簧的止回阀34。止回阀34在高压泵31内的燃压比高压燃料配管35 内的燃压高出规定的量时打开。

在高压泵31的吸入行程中，电磁阀32打开而柱塞31p下降，燃 料从低压燃料配管25的分支配管25a向加压室31a填充。在加压行程 中，电磁阀32关闭且伴随着柱塞31p的上升而加压室31a的容积减少， 加压室31a内的燃料升压。在喷出行程中，在加压室31a内的燃压产生 的力大于止回阀34的弹簧的作用力时，止回阀34打开，升压后的燃 料向高压燃料配管35及高压输送管36供给。如上所述，柱塞31p的 升降通过凸轮CP的旋转来实现，凸轮CP经由凸轮轴15而与曲轴14 连动，因此高压泵31与曲轴14连动地被驱动。

需要说明的是，在此，电磁阀32成为在非通电下打开的状态，但 是没有限定于此。例如电磁阀32也可以是使线圈32c及弹簧32k的施 力方向分别为相反方向，成为在非通电下关闭的状态的结构。这种情 况下，在燃料的吸入行程中，线圈32c被通电，在加压及喷出行程中 成为非通电。

由高压泵31加压后的高压的燃料经由高压燃料配管35而蓄压于 高压输送管36。高压燃料配管35及高压输送管36是从高压泵31向缸 内喷射阀371～374供给高压的燃料的高压燃料供给通路的一例。

缸内喷射阀371～374从高压输送管36内向气缸111～114的各自的 内部按照规定的顺序直接喷射高压燃料。燃压传感器38检测高压输送 管36内的燃压，燃压传感器38的检测值以一定的采样时间间隔由 ECU41取得。

ECU41包括CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及RAM(Random Access Memory)。ECU41按照预先存储在 ROM内的控制程序，基于来自传感器的信息、预先存储于ROM的信 息等，执行后述的进气口喷射控制。该控制由通过CPU、ROM及RAM而功能性地实现的要求喷射量计算部、取得部、存储部、计算部、目 标通电期间换算部、喷射控制部、检测值取得部、模型计算部、喷出 次数存储部、脉动判定部及喷射开始判定部来执行。详情后述。

ECU41基于发动机10的运转状态，算出对进气口喷射阀271～274 分别要求的燃料的要求喷射量。而且ECU41算出与要求喷射量对应的 向进气口喷射阀271～274的各通电期间，以规定的曲轴角间隔按照规 定的顺序分别向进气口喷射阀271～274通电算出的通电期间。由此， 以与要求喷射量对应的喷射量实现进气口喷射。缸内喷射阀组37也同 样。

上述的各燃料喷射阀的开阀时间与向燃料喷射阀的电磁线圈的通 电期间成比例。因此，ECU41基于燃压传感器28的检测值，来算出与 要求喷射量对应的进气口喷射阀271～274的各通电期间。同样，ECU41 基于燃压传感器38的检测值，算出与要求喷射量对应的缸内喷射阀 371～374的各通电期间。ECU41按照算出的通电期间，向驱动电路42 作出指令。驱动电路42按照来自ECU41的指令，向进气口喷射阀 271～274及缸内喷射阀371～374分别通电算出的通电期间。这样，控制 各燃料喷射阀的燃料喷射量。

接下来，说明以高压泵31为起因而产生的燃压脉动。图2是燃压 的波形图。纵轴表示燃压，横轴表示发动机转速。如图2所示，发动 机转速区域包括低压燃料配管25及低压输送管26内的燃压脉动的振 幅比其他的区域增大的脉动增大区域。脉动增大区域例如发动机转速 为800～1400rpm，但是没有限定于此。

这样燃压脉动的振幅增大的理由可考虑如下。在发动机转速的规 定的区域中，不使用缸内喷射阀组37而实施基于进气口喷射阀组27 的燃料喷射。在此时间，由于不使用缸内喷射阀组37，因此电磁阀32 维持为开状态，且柱塞31p通过发动机10的动力而反复升降。因此， 在低压燃料配管25与加压室31a之间反复进行燃料的吸入及喷出，由 此脉动的振幅增大，并传播至低压输送管26。而且，这样的燃压脉动 的振动频率与脉动阻尼器29的固有振动频率一致而进行共振时，燃压 脉动的振幅进一步增大。

图3是表示燃压脉动的波形和进气口喷射阀的通电期间的一例的 坐标图。纵轴表示燃压，横轴表示时间。图3示出发动机转速属于上 述的脉动增大区域的状态下的脉动的波形。在此，燃压值PA是通电中， 即进气口喷射时间中的实际的燃压值，检测值PS是ECU41取得的燃 压传感器28的检测值。通常，基于在进气口喷射的开始前取得的检测 值PS，算出进气口喷射的通电期间来控制进气口喷射量。其理由是因 为，ECU41在达到进气口喷射的开始定时之前，需要基于取得的燃压 传感器28的检测值而预先完成通电期间的计算。而且是因为，ECU41 仅能以一定的采样时间间隔取得燃压传感器28的检测值。然而，在发 动机转速属于上述的脉动增大区域的情况下，燃压在短时间内变动， 而且在喷射中也变动，因此如图3所示，存在检测值PS与燃压值PA 之差增大的情况。因此，若基于检测值PS算出通电期间，则存在无法 高精度地控制进气口喷射量的可能性。

在本实施例中，ECU41基于包含后述的模型式的计算式来算出进 气口喷射阀的目标通电期间。由此，即使在燃压脉动发生的情况下， 也能够高精度地控制进气口喷射阀组27的各喷射量。首先，对模型式 进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，只要没有特别说明，“检 测值”就是指燃压传感器28的检测值。

如上所述，ECU41以一定的采样时间间隔取得检测值。图4A是 表示ECU41取得的多个检测值的坐标图。图4B是表示基于多个检测 值进行模型化的脉动的坐标图。在图4A及图4B中，纵轴是燃压，横 轴是曲轴角。脉动的模型式如以下所示。

P(θ)＝A cos{c(θ-B)}+P_c…(3)

在此，θ[deg]是曲轴角。P(θ)[kPa]是与曲轴角θ对应的燃压值。 A[kPa]是脉动的振幅。B[deg]是脉动的初始相位。c是曲轴角每360度 内的高压泵31的燃料的喷出次数，换言之，是曲轴角每360度内的脉 动的振动频率。P_c[kPa]是脉动的中心燃压值。中心燃压值P_c是振幅A 的中心值。初始相位B是曲轴角θ最接近0度而振幅A取得极大值时 的曲轴角。需要说明的是，曲轴角θ成为0度时是气缸111的活塞位 于压缩行程的上止点的时刻。

通过使用三角函数的式子能够这样将燃压脉动进行模型化的理由 如上所述是由于燃压以高压泵31的凸轮CP的旋转为起因而周期性地 变化的缘故。在此，关于中心燃压值P_c、振幅A及初始相位B，基于 燃压传感器28的检测值等通过ECU41算出，详情后述。

关于喷出次数c，预先存储于ECU41的ROM。在此，喷出次数c 根据高压泵31的凸轮CP的形状来确定。在本实施例的情况下，凸轮 CP的形状是角被修圆的大致正方形。因此，在曲轴角每360度内，凸 轮CP旋转180度而喷出2次燃料。因此，在本实施例中，喷出次数c 为2。ECU41的ROM是存储曲轴角每360度内的基于高压泵31的燃 料的喷出次数c的喷出次数存储部的一例。需要说明的是，在角被修 圆的大致正三角形的凸轮的情况下，在曲轴角每360度内，凸轮旋转 180度，喷出次数c为1.5。在大致椭圆形的凸轮的情况下，曲轴角每 360度内的喷出次数c为1。

接下来，对进气口喷射控制进行说明。图5是表示进气口喷射控 制的一例的流程图。需要说明的是，在以后的说明中，“本次燃压值”、 “上次燃压值”及“上上次燃压值”分别是指ECU41本次、上次及上 上次分别取得的燃压传感器28的检测值。而且，“下次燃压值”是指 ECU41下次取得预定的燃压传感器28的检测值。

ECU41判定基于曲轴角传感器14a得输出而算出的发动机转速 [rpm]是否小于规定的阈值(步骤S1)。在此，阈值被规定为进气口喷射 要求的发动机转速的上限，设定为比上述的脉动增大区域的发动机转 速大的值。在否定判定的情况下，不执行进气口喷射而结束本控制。

在步骤S1中作出肯定判定的情况下，ECU41取得规定数的检测 值并存储于RAM(步骤S2)。在RAM存储有已经取得的规定数的检测 值的情况下，从新取得的检测值开始依次更新。规定数是中心燃压值 P_c的计算所需的检测值的个数，详情后述。而且，步骤S2的处理为了 振幅A及初始相位B的计算也被执行。在步骤S2中取得并存储的检测 值包括至少2个最接近的检测值即上次燃压值及本次燃压值。步骤S2 的处理是以一定的采样时间间隔取得燃压传感器28的检测值的取得部 执行的处理的一例。

接下来，ECU41执行至少基于在步骤S2中存储于RAM的上次燃 压值及本次燃压值来算出脉动的中心燃压值P_c的中心燃压计算处理(步 骤S3)。因此，即使在发动机转速不属于上述的脉动增大区域的情况下， 也执行中心燃压计算处理。这是因为，在发动机转速属于脉动增大区 域的情况下，能够立即算出模型式(3)的各项。步骤S3的处理及后述的 步骤S11及12的处理是至少基于上次及本次取得的检测值来算出中心 燃压值P_c、振幅A及初始相位B的模型计算部执行的处理的一例。详 情后述。

基于发动机10的运转状态，具体而言基于发动机转速、吸入空气 量、油门开度等来算出进气口喷射阀组27分别要求的燃料的要求喷射 量Q[mL](步骤S4)。步骤S4的处理是基于发动机10的状态来算出进 气口喷射阀组27分别要求的要求喷射量Q的要求喷射量计算部执行的 处理的一例。

接下来，取得预定下次喷射预定的进气口喷射阀的喷射的开始的 开始曲轴角θ_s(步骤S5)。开始曲轴角θ_s根据发动机10的运转状态来设 定，并存储在RAM中。而且，开始曲轴角θ_s按照各进气口喷射阀 271～274而不同。

接下来，ECU41判定发动机转速是否属于上述的脉动增大区域(步 骤S6)。脉动增大区域预先通过实验算出并存储在ROM中。步骤S6 的处理是判定基于曲轴角传感器14a的输出而算出的发动机转速是否 属于脉动比其他的转速区域增大的脉动增大区域内的脉动判定部执行 的处理的一例。

在步骤S6中作出否定判定的情况下，燃压不会较大地变动， ECU41执行通常进气口喷射处理(步骤S16)。通常进气口喷射处理是不 使用上述的模型式(3)而基于式(4)算出目标通电期间，向进气口喷射阀 通电算出的目标通电期间，执行进气口喷射的处理。

在此，Q[mL]是在步骤S4中算出的要求喷射量。P[kPa]是作为燃 料喷射的控制的对象的进气口喷射阀的喷射即将开始之前取得的燃压 传感器28的检测值。τ[ms]是进气口喷射阀的目标通电期间。k[mL·min^-1·kPa^-0.5]是常数，k＝Q_INJ/√P₀成立。在此，Q_INJ[mL·min^-1]是进气口喷射 阀的公称流量，P₀[kPa]是与公称流量对应的检查压力。常数k预先通过实验来算出，与进气口喷射阀组27的每一个分别建立对应地存储于 ROM。需要说明的是，在式(4)的右边对第1项乘以60及1000，由此 式(4)的右边的第1项的值被换算成与目标通电期间τ相同的单位即毫 秒。

在脉动的振幅比较小的情况下，喷射即将开始之前的检测值与进 气口喷射中的燃压值之差也小，因此不使用上述的模型式(3)也能够适 当地控制进气口喷射量。通常在进气口喷射处理的执行后，再次执行 步骤S1以后的处理。

在步骤S6中作出肯定判定的情况下，ECU41基于来自曲轴角传 感器14a的输出值，将在步骤S2中取得的本次燃压值的取得时点下的 曲轴角存储于RAM(步骤S7)。每当取得新的检测值时，更新本次燃压 值的取得时点下的曲轴角。接下来，ECU41基于算出的最接近的发动 机转速，将预先存储于ROM的采样时间间隔换算成曲轴角(步骤S8)。 考虑发动机转速的理由是因为采样时间间隔一定但是发动机转速变动 的缘故。接下来，ECU41在本次燃压值的取得时点下的曲轴角中加上 与采样时间间隔对应的曲轴角，算出作为下次燃压值的取得预定时点 下的曲轴角(步骤S9)。

接下来，ECU41基于下次燃压值的取得预定时点下的曲轴角，判 定在步骤S5中取得的开始曲轴角θ_s是否处于下次燃压值的取得预定时 点下的曲轴角前(步骤S10)。步骤S7～S9的处理是为了执行步骤S10的 判定处理所需的处理。步骤S7～10的处理是判定开始曲轴角θ_s是否处 于取得本次的检测值的时点下的曲轴角与取得下次的检测值的预定时 点下的曲轴角之间的喷射开始判定部执行的处理的一例。在步骤S10 中作出否定判定的情况下，再次执行步骤S1以后的处理，使中心燃压 计算处理继续。

在步骤S10中作出肯定判定的情况下，ECU41执行至少基于在步 骤S2中存储于RAM的上次燃压值及本次燃压值来算出脉动的振幅A 的振幅计算处理(步骤S11)。接下来，ECU41执行至少基于在步骤S2 中存储于RAM的上次燃压值及本次燃压值中的一方来算出初始相位B 的相位计算处理(步骤S12)。关于振幅计算处理及相位计算处理，详情 后述。如以上所述，基于步骤S3、S11及S12的处理，算出模型式(3) 的各项。

接下来，ECU41执行基于后述的计算式来算出进气口喷射阀的目 标通电期间τ的目标通电期间计算处理(步骤S13)。在步骤S13的处理 中，不使用上述的式(4)，基于包含模型式(3)的计算式来算出目标通电 期间τ。详情后述。

接下来，ECU41基于曲轴角传感器14a的检测值，判定当前时点 下的曲轴角是否到达开始曲轴角θ_s(步骤S14)。在步骤S14中作出否定 判定的情况下，再次执行步骤S14的处理。在步骤S14中作出肯定判 定的情况下，ECU41向喷射预定的进气口喷射阀通电在步骤S13中算 出的目标通电期间τ而执行进气口喷射(步骤S15)。步骤S15的处理是 通过向进气口喷射阀通电目标通电期间τ而执行燃料喷射的喷射控制 部执行的处理的一例。在发动机转速属于脉动增大区域内的情况下， 这样执行进气口喷射控制。

接下来，说明上述的目标通电期间计算处理。在本控制中，基于 包含模型式(3)的以下的计算式(5)，算出在任意的曲轴角范围内进气口 喷射阀临时喷射了燃料的情况下的临时喷射量Q_p[mL]。

在此，Ne[rpm]是发动机转速。通过将表示每单位量的转速的发动 机转速Ne乘以360，来换算成每单位量的曲轴14的旋转角度[deg]。 k[mL·min^-1·kPa^-0.5]是上述的常数。P(θ)[kPa]是上述的模型式(3)。

需要说明的是，计算式(5)如下导出。通过上述的式(4)，每单位量 的喷射量可以表示为k√P。当使用上述的模型式(3)和发动机转速Ne时， 每单位曲轴角的喷射量可以表示为{k/(360·Ne)}×√P(θ)。在此，(360·Ne) 是指每单位量的曲轴14的旋转角度[deg]。因此，将表示每单位曲轴角 的喷射量的式子在任意的曲轴角范围内进行积分，由此能够算出该曲 轴角范围内的喷射量。计算式(5)存储于ECU41的ROM。因此，ECU41 的ROM是存储有能够算出在任意的曲轴角范围内进气口喷射阀临时 进行了燃料喷射的情况下的临时喷射量且包含将脉动进行模型化的式 (1)的式(2)的存储部的一例。

在此，为了算出与向进气口喷射阀的要求喷射量Q对应的目标通 电期间τ，只要获知通过计算式(5)算出的临时喷射量成为要求喷射量Q 的情况下的开始曲轴角θ_s及结束曲轴角θ_e即可。在此，结束曲轴角θ_e是与进气口喷射阀的燃料喷射的结束预定定时对应的曲轴角。在本实 施例中，在步骤S5中由于开始曲轴角θ_s已取得，因此只要能够算出结 束曲轴角θ_e即可。因此，可考虑算出以下的式子成立的情况下的结束 曲轴角θ_e。

然而，若基于式(6)算出结束曲轴角θ_e，则计算变得复杂，ECU41 的处理负荷可能会增大。因此，在本实施例中，如以下那样算出结束 曲轴角θ_e而算出目标通电期间τ。

图6是表示目标通电期间计算处理的一例的流程图。ECU41基于 上述的计算式(5)，在从基准曲轴角θ_B至通过步骤S5取得的开始曲轴 角θ_s为止的曲轴角范围内，算出下次喷射预定的进气口喷射阀临时喷 射了燃料的情况下的临时喷射量Qs(步骤S21)。临时喷射量Qs可以通 过以下的积分的式子表示。

在此，基准曲轴角θ_B是与初始相位B对应的曲轴角，成为(θ_B-B)＝0。 因此，式(7)的三角函数的积分值的计算变得容易，能抑制算出临时喷 射量Q_s引起的向ECU41的处理负荷的增大。

接下来，ECU41算出从基准曲轴角θ_B至结束曲轴角θ_e的临时喷 射量Q_e减去了临时喷射量Q_s所得到的值与在步骤S4中算出的要求喷 射量Q相等的情况下的结束曲轴角θ_e(步骤S22)。即，算出以下的式子 成立的情况下的结束曲轴角θ_e。

Q_e-Q_s＝Q…(8)

在此，临时喷射量Q_e可以由以下的积分的式子表示。

如上所述，(θ_B-B)＝0，因此式(9)的三角函数的积分值的计算变得 容易，能抑制算出结束曲轴角θ_e引起的向ECU41的处理负荷的增大。 步骤S21及S22是基于取得的开始曲轴角θ_s及结束曲轴角θ_e中的一方 和式(2)，算出从与脉动的初始相位B对应的基准曲轴角θ_B至结束曲轴 角θ_e的临时喷射量Q_e减去从基准曲轴角θ_B至开始曲轴角θ_s的临时喷 射量Q_s所得到的值看作与要求喷射量Q相等的情况下的开始曲轴角θ_s及结束曲轴角θ_e中的另一方的计算部执行的处理的一例。

图7A～7C是表示曲轴角与燃压、要求喷射量Q、临时喷射量Q_s及Q_e的坐标图。图7A～7C是为了便于理解它们的关系的坐标图。图 7A～7C的横轴是曲轴角，图7A的纵轴是燃压，图7B及7C的纵轴是 喷射量[mL]。在图7B中，利用面积表示临时喷射量Q_e，在图7C中， 利用面积分别表示临时喷射量Q_s及要求喷射量Q。图7B及7C所示的 喷射量表示将每单位曲轴角的喷射量在曲轴角范围内累计的总喷射 量。如图7B及图7C所示，上述的式(7)成立的情况下的结束曲轴角θ_e是进气口喷射阀喷射要求喷射量Q的情况下的结束曲轴角。需要说明 的是，在图7A中，例示出临时喷射量Q_s及Q_e的计算所使用的最接近 开始曲轴角θ_s的发动机转速Ne被算出的定时。

接下来，ECU41将从算出的结束曲轴角θ_e至开始曲轴角θ_s的曲轴 角范围换算成目标通电期间τ[ms](步骤S23)。具体而言，基于以下的 式子来算出目标通电期间τ。

如上所述，通过将发动机转速Ne[rpm]乘以360，能够将发动机转 速换算成曲轴14的旋转角度[deg]。而且，通过将发动机转速Ne[rpm] 除以60再除以1000，能够将每单位量的发动机转速换算成每单位毫秒 的发动机转速。由此，能够算出与从开始曲轴角θ_s至结束曲轴角θ_e的 曲轴角范围对应的目标通电期间τ[ms]。需要说明的是，进气口喷射通 常在各气缸的进气行程中开始并结束，因此从开始曲轴角θ_s至结束曲 轴角θ_e的曲轴角范围不包含曲轴角为0度的上止点。因此，上述(θ_e-θ_s) 取为正值[deg]。步骤S23的处理是将从开始曲轴角θ_s至结束曲轴角θ_e的曲轴角范围换算成目标通电期间τ的目标通电期间换算部执行的处理的一例。

这样，基于考虑了燃压的脉动的包含模型式(3)的计算式(5)，算出 与要求喷射量Q对应的目标通电期间τ。因此，即便发动机转速属于脉 动增大区域内的情况下，也能够高精度地算出目标通电期间τ，由此能 够高精度地控制进气口喷射量。因此，能够高精度地控制空燃比。

另外，基于使用基准曲轴角θ_B能够表示的2个临时喷射量Q_s及 Q_e来算出结束曲轴角θ_e，因此能抑制ECU41的处理负荷的增大。

另外，如上所述，仅在步骤S6及S10中作出肯定判定的情况下算 出模型式(3)的各项，基于计算式(5)算出目标通电期间。因此，仅在需 要的情况下基于计算式(5)算出目标通电期间，能抑制ECU41的处理负 荷的增大。

需要说明的是，即使在发动机转速不属于上述的脉动增大区域内 的情况下，也可以基于上述的计算式(5)算出目标通电期间，执行进气 口喷射。这是因为，例如对低压泵22进行反馈控制，因此即使在发动 机转速不包含于脉动增大区域内的情况下，也存在以低压泵22为起因 而燃压稍稍脉动的情况。

需要说明的是，在上述实施例中，在步骤S5中，根据发动机10 的运转状态设定开始曲轴角θ_s，但是没有限定于此。例如，可以根据 发动机10的运转状态来设定临时的结束曲轴角，基于燃压传感器28 的检测值来算出临时的目标通电期间，取得从临时的结束曲轴角追溯 了临时的目标通电期间的时点下的曲轴角作为开始曲轴角θ_s。

另外，在上述实施例中，在步骤S5中取得开始曲轴角θ_s之后在步 骤S22中算出结束曲轴角θ_e，但是没有限定于此。例如，在根据发动 机状态而先取得结束曲轴角θ_e的情况下，基于先取得的结束曲轴角θ_e来算出临时喷射量Q_e，然后基于要求喷射量Q及临时喷射量Q_e能够算 出上述的式(8)成立的情况下的开始曲轴角θ_s。这种情况下，在到达从 结束曲轴角θ_e追溯了与能算出的通电期间的最大值对应的曲轴角范围 的曲轴角之前，需要预先算出开始曲轴角θ_s而完成目标通电期间τ的 计算。因此，可以将从结束曲轴角θ_e追溯了与能算出的通电期间的最 大值对应的曲轴角范围的曲轴角作为临时的开始曲轴角而执行步骤S10的处理，在步骤S10中作出肯定判定的情况下通过上述的方法算出 实际的开始曲轴角θ_s而算出目标通电期间τ。

接下来，说明中心燃压计算处理。ECU41基于在步骤S2中取得 的上上次燃压值、上次燃压值及本次燃压值和与采样时间间隔对应的 曲轴角，算出中心燃压值P_c。在此，与采样时间间隔对应的曲轴角为 t[deg]，系数为a时，上上次燃压值P₁[kPa]、上次燃压值P₂[kPa]及本 次燃压值P₃[kPa]分别由以下的式子表示。

P₁＝AsinA+P_c

P₂＝Asin(a+t)+P_c

P₃＝Asin(a+2t)+P_c

通过上述的3个式子，通过上上次燃压值P₁、上次燃压值P₂、本 次燃压值P₃及曲轴角t表示系数a，将算出的系数a代入上述的3个式 子中的任一个，由此能够算出中心燃压值P_c。需要说明的是，与采样 时间间隔对应的曲轴角t通过上述的步骤S8的方法来算出。

另外，也可以算出检测值的平滑值作为中心燃压值P_c。平滑值通 过本次燃压值、上次算出的平滑值、平滑系数来算出。上次算出的平 滑值基于上次燃压值来算出。因此，本次算出的平滑值基于本次燃压 值及上次燃压值来算出。而且，在本次为首次算出平滑值而上次算出 的平滑值不存在的情况下，使用上次燃压值作为上次算出的平滑值。 因此，在算出检测值的平滑值作为中心燃压值Pc的情况下，只要步骤 S2的规定数为2以上即可。

另外，可以算出取得的检测值的平均值作为中心燃压值P_c。例如， 算出所使用的检测值的样品数可以基于以与脉动的大致1周期量的时 间取得的检测值的个数对应的方式随着发动机转速增大而样品数减少 的映射进行设定。这种情况下，步骤S2的规定数至少为2以上。

接下来，说明振幅计算处理。取得了本次燃压值P_n及上次燃压值 P_n-1的时点下的各自的曲轴角为θ_n及θ_n-1时，可以通过以下的式子表示。

P_n＝A cos{c(θ_n-B)}…(11)

P_n-1＝A cos{c(θ_n-1-B)}…(12)

式(11)及(12)不包含中心燃压值P_c的理由是因为，即便将中心燃压 值P_c看作0，也不会影响振幅A或初始相位B的计算结果。

在此，关于与采样时间间隔对应的曲轴角θ_AD[deg]，可以表示为 θ_AD＝θ_n-θ_n-1。因此，基于式(11)及(12)，振幅A可以如以下那样表示。

这样振幅A不使用中心燃压值P_c能够算出，因此能抑制ECU41 的处理负荷的增大。因此，ECU41基于上次燃压值P_n-1及本次燃压值 P_n和与采样时间间隔对应的曲轴角θ_AD，算出振幅A。

接下来，说明相位计算处理。ECU41基于根据式(13)和式(11)而算 出的以下的式(14)，算出初始相位B的2个候补B⁺及B^-。

在此，B⁺＝θ_n+{cos^-1(P_n/A)×(1/c)}，B^-＝θ_n-{cos^-1(P_n/A)×(1/c)}。需要 说明的是，在式(14)中，也可以取代曲轴角θ_n及本次燃压值P_n而使用 曲轴角θ_n-1及上次燃压值P_n-1。这种情况下，理论上，初始相位B的值 成为相同的值。

在此，初始相位B的真正的解基于式(15)来判定。

|P_n-1-{A cos{c(θ_n-1-B⁺)}+P_C}|＜ε…(15)

处于式(15)的左边的Acos{c(θ_n-1-B⁺)}+P_c是指基于上述的候补B⁺而算出的临时燃压值。规定值ε[kPa]是比初始相位B的真正的解为候 补B⁺的情况下的临时燃压值与上次燃压值P_n-1的取得的最大的误差稍 大的值，预先通过实验算出并存储于ROM。在式(15)成立的情况下， ECU41将候补B⁺确定作为初始相位B，在不成立的情况下将候补B^-确定作为初始相位B。如以上所述，基于简易的不等号的式(15)能够算 出最终的初始相位B，因此能抑制ECU41的处理负荷的增大。

需要说明的是，在式(15)中，不等号的方向可以相反。这种情况下， 在式(15)成立的情况下，将候补B^-确定作为初始相位B，在不成立的情 况下，将候补B⁺确定作为初始相位B。而且，在式(15)中，可以取代候 补B⁺而使用候补B^-，这种情况下，也是在式(15)成立的情况下将候补 B^-确定作为初始相位B，在不成立的情况下将候补B⁺确定作为初始相 位B。而且，在式(15)中，也可以取代上次燃压值P_n-1及曲轴角θ_n-1而 使用本次燃压值P_n及曲轴角θ_n。因此，ECU41基于上次燃压值P_n-1及 本次燃压值P_n中的一方、取得一方的时点下的曲轴角、喷出次数c、 算出的振幅A、算出的中心燃压值P_c，来算出初始相位B。

以上，详细叙述了本发明的实施例，但是本发明没有限定为上述 特定的实施例，在权利要求书记载的本发明的主旨的范围内，能够进 行各种变形、变更。

Claims (6)

1.一种内燃机的控制系统，具备：

缸内喷射阀，构成为向所述内燃机的气缸内直接喷射燃料；

进气口喷射阀，构成为向所述内燃机的进气口喷射燃料；

低压泵，构成为对燃料加压；

低压燃料供给通路，通过该低压燃料供给通路将由所述低压泵加压后的燃料向所述进气口喷射阀供给；

高压泵，构成为与所述内燃机连动而被驱动，并且，所述高压泵构成为对从所述低压燃料供给通路供给的燃料进一步加压，从而在所述低压燃料供给通路内产生燃压的脉动；

高压燃料供给通路，通过该高压燃料供给通路将由所述高压泵加压后的燃料向所述缸内喷射阀供给；

曲轴角传感器，构成为检测所述内燃机的曲轴角；及

电子控制单元，构成为：

(i)基于所述内燃机的状态，算出对所述进气口喷射阀要求的要求喷射量；

(ii)取得开始曲轴角及结束曲轴角中的一方，所述开始曲轴角是与所述进气口喷射阀的燃料喷射的开始预定定时对应的曲轴角，所述结束曲轴角是与所述进气口喷射阀的燃料喷射的结束预定定时对应的曲轴角；

(iii)基于所述开始曲轴角及所述结束曲轴角中的所述一方和算出在任意的曲轴角范围内所述进气口喷射阀临时进行了燃料喷射的情况下的临时喷射量的以下的式(2)，算出所述开始曲轴角及所述结束曲轴角中的另一方，从而使得从与所述脉动的初始相位对应的基准曲轴角至所述结束曲轴角为止的临时喷射量减去从所述基准曲轴角至所述开始曲轴角为止的临时喷射量所得到的值与所述要求喷射量相等，所述式(2)包含将脉动模型化的以下的式(1)，

P(θ)＝A cos{c(θ-B)}+P_c…(1)

此处，P为与所述曲轴角对应的燃压值，θ为所述曲轴角，A为所述脉动的振幅，c为所述曲轴角每360度内的由所述高压泵喷出燃料的喷出次数，B为所述脉动的初始相位，P_c为所述脉动的中心燃压值，Q_p为所述临时喷射量，k为常数，Ne为所述内燃机的转速；

(iv)将从所述开始曲轴角至所述结束曲轴角为止的曲轴角范围换算成目标通电期间；及

(v)通过仅在所述目标通电期间内对所述进气口喷射阀通电而执行燃料喷射。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制系统，

所述内燃机的控制系统还具备燃压传感器，所述燃压传感器构成为检测所述低压燃料供给通路内的燃压，其中，

所述电子控制单元构成为：

(vi)以一定的采样时间间隔取得所述燃压传感器的检测值；

(vii)作为喷射开始判定，判定所述开始曲轴角是否处于本次取得的所述燃压传感器的所述检测值被取得的时点下的第一曲轴角与取得下次的检测值的预定时点下的第二曲轴角之间；及

(viii)在所述开始曲轴角处于所述第一曲轴角与所述第二曲轴角之间的情况下，算出所述开始曲轴角及所述结束曲轴角中的所述另一方。

3.根据权利要求1所述的内燃机的控制系统，

所述内燃机的控制系统还具备燃压传感器，所述燃压传感器构成为检测所述低压燃料供给通路内的燃压，其中，

所述电子控制单元包括存储器，所述存储器存储有所述曲轴角每360内的由所述高压泵喷出燃料的喷出次数，

所述电子控制单元构成为：

(ix)以一定的采样时间间隔取得所述燃压传感器的检测值；及

(x)至少基于上上次、上次及本次取得的所述燃压传感器的所述检测值，算出所述脉动的中心燃压值、所述脉动的振幅及所述脉动的初始相位。

4.根据权利要求3所述的内燃机的控制系统，其中，

所述电子控制单元构成为，基于上次及本次取得的所述燃压传感器的所述检测值和与所述采样时间间隔对应的曲轴角，来算出所述脉动的振幅。

5.根据权利要求4所述的内燃机的控制系统，其中，

所述电子控制单元构成为，基于上次及本次取得的所述燃压传感器的所述检测值中的一方、所述燃压传感器的所述检测值中的所述一方被取得的时点下的曲轴角、所述曲轴角每360度内的由所述高压泵喷出燃料的喷出次数、算出的所述脉动的振幅和算出的所述脉动的中心燃压值，来算出所述脉动的初始相位。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，

所述电子控制单元构成为：

(xi)判定所述内燃机的转速是否属于与所述内燃机的其他转速区域相比所述脉动增大的脉动增大区域内；及

(xii)在所述内燃机的转速属于所述脉动增大区域内的情况下，算出所述开始曲轴角及所述结束曲轴角中的所述另一方。