CN107816392B - 内燃机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
提供内燃机的控制装置,能够在反映出实际安装于内燃机时的闭阀延迟时间的情况下控制燃料喷射阀,由此能够提高废气特性及燃耗性能。具备存在闭阀延迟时间Toff的燃料喷射阀(10)的内燃机(3)的控制装置(1)具备ECU2。ECU2在燃料喷射控制和点火正时控制中执行初始值用控制(步骤61,81),以使得初始值学习条件成立,在初始值用控制的执行中,当初始值学习条件成立时,计算出闭阀延迟时间的初始值Toff_ini(步骤4~7),在执行通常时控制时,使用闭阀延迟时间的初始值Toff_ini来计算燃料喷射阀(10)的开阀时间Ti(步骤67),在执行通常时控制时,控制燃料喷射阀(10),以使其按开阀时间Ti打开(步骤70)。
Description
技术领域
本发明涉及具备存在闭阀延迟时间的燃料喷射阀的内燃机的控制装置。
背景技术
以往,作为内燃机的控制装置,已知有专利文献1所述的内燃机的控制装置。该内燃机为直接喷射型多气缸发动机式内燃机,由多个燃料喷射阀分别朝多个气缸内直接喷射燃料。该控制装置如下所述那样控制向燃料喷射阀的线圈通电的通电时间Ti。
即,在要求喷射量设定部41,根据油门踏板踩下量、发动机负载以及发动机转速设定要求喷射量,在通电时间设定部42,根据要求喷射量,利用使用存储于映射图存储部43中的、将通电时间Ti与要求喷射量Q之间的关系映射图化而得到的三个映射图M1~M3的插值运算方法,来设定向燃料喷射阀的线圈通电的通电时间Ti。该情况下,映射图M1中,弹簧的弹性系数被设定成作为标准的公称产品的燃料喷射阀的弹性系数,而映射图M2、M3中,弹簧的弹性系数则被分别设定为大于公称产品时的弹性系数以及小于公称产品时的弹性系数。
此外,在学习部44,学习向燃料喷射阀实际输出的通电时间Ti与从开始向燃料喷射阀的线圈通电的时刻起到闭阀的时刻为止的计测时间Tc之间的关系。此外,在弹簧特性估计部45,根据学习部44得到的通电时间Ti与计测时间Tc之间的关系的学习结果,通过使用三个映射图L1~L3的插值运算方法,来估计燃料喷射阀的弹簧特性。
并且,在校正部46,根据弹簧特性估计部45中的弹簧特性估计结果,通过使用三个映射图M1~M3的插值运算方法计算校正量,利用该校正量校正由通电时间设定部42设定的通电时间Ti,由此确定最终的通电时间Ti。
在先技术文献
专利文献
日本特开2016-33343号公报
在为用于内燃机的燃料喷射阀的情况下,即便是作为新品的燃料喷射阀,一般也会因个体间的制造误差等而导致实际安装在内燃机中时的闭阀延迟时间(即,从结束对线圈的通电的时刻起到实际闭阀为止的时间)在个体间有偏差。对此,根据上述专利文献1的控制装置,使用映射图L1~L3来估计燃料喷射阀的弹簧特性,根据该估计结果,参照映射图M1~M3,由此来实施通电时间Ti的校正,但是,由于上述映射图L1~L3、M1~M3只是基于标准的燃料喷射阀的动作特性的映射图,因此,没有反映出上述的实际安装时的个体间的闭阀延迟时间的偏差。
其结果是,虽然实施了通电时间Ti的校正,但是,因所安装的燃料喷射阀的个体间的闭阀延迟时间的偏差而产生实际的开阀时间相对于通电时间Ti的误差。其结果是,由于燃料喷射量及空燃比的控制误差等的产生而有可能导致废气特性的劣化以及燃耗性能的降低等。此外,不限于多气缸内燃机,单气缸内燃机也有可能因实际安装燃料喷射阀时的闭阀延迟时间没有被反映出来而发生同样的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的,其目的在于提供一种内燃机的控制装置,该控制装置能够在反映出实际安装于内燃机时的闭阀延迟时间的情况下控制燃料喷射阀,由此能够提高废气特性及燃耗性能。
为了实现上述目的,技术方案1的发明是内燃机3的控制装置1,该内燃机3具备存在从指示闭阀起到实际闭阀为止的闭阀延迟时间Toff的燃料喷射阀10,该内燃机3的控制装置1的特征在于,具备:初始值用控制单元(ECU2、步骤61,81),该初始值用控制单元(ECU2、步骤61,81)执行初始值用控制,在该初始值用控制中,控制燃料喷射阀10的开阀时间Ti,并将内燃机3的点火正时IG控制在延迟侧,使得用于取得闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的初始值取得条件成立;初始值取得单元(ECU2、步骤4~7),在该初始值用控制的执行中,当初始值取得条件成立时,该初始值取得单元取得闭阀延迟时间的初始值Toff_ini;开阀时间计算单元(ECU2、步骤67),在执行初始值用控制以外的通常时控制的时候,该开阀时间计算单元使用闭阀延迟时间的初始值Toff_ini来计算出燃料喷射阀10的开阀时间Ti;以及燃料喷射控制单元(ECU2、步骤70),在执行通常时控制的时候,该燃料喷射控制单元控制燃料喷射阀10,使得燃料喷射阀10按计算出的开阀时间Ti打开。
根据该内燃机的控制装置,执行初始值用控制,在该初始值用控制中,控制燃料喷射阀的开阀时间,并将内燃机的点火正时控制在延迟侧,使得用于取得闭阀延迟时间的初始值的初始值取得条件成立,在该初始值用控制的执行中,当初始值取得条件成立时,取得闭阀延迟时间的初始值。然后,在执行初始值用控制以外的通常时控制的时候,使用闭阀延迟时间的初始值来计算燃料喷射阀的开阀时间,并控制燃料喷射阀,使其按计算出的开阀时间打开。如上所述,在初始值用控制的执行中,当初始值取得条件成立时,取得闭阀延迟时间的初始值,因此,通过将该初始值用控制的执行定时和初始值的取得定时设定为将燃料喷射阀实际安装于内燃机时的定时,在执行这之后的通常时控制的时候,能够在反映出将燃料喷射阀实际安装于内燃机时的闭阀延迟时间、即动作特性的情况下控制燃料喷射阀。由此,能够提高燃料喷射量和空燃比的控制精度,能够提高废气特性及燃耗性能(另外,本说明书中的“闭阀延迟时间的初始值的取得”以及“学习值的取得”等的“取得”不限于利用传感器等直接检测这些值的情况,还包含根据其它参数来计算/估计这些值的情况)。
技术方案2的发明的特征在于,在技术方案1所述的内燃机3的控制装置1中,初始值取得条件包含如下条件:燃料喷射阀10的开阀时间Ti为规定值Tiref以上。
根据本申请人的实验可以确认,当燃料喷射阀的开阀时间处于规定值以上的区域时,在燃料喷射阀的电磁线圈中流过的电流稳定,由此使得燃料喷射阀的闭阀延迟时间稳定(参照后述的图8)。因此,根据该内燃机的控制装置,由于初始值取得条件包含燃料喷射阀的开阀时间为规定值以上的情况,因此,能够在闭阀延迟时间那样稳定的状态下取得闭阀延迟时间的初始值,能够提高其取得精度。
技术方案3的发明的特征在于,在技术方案1所述的内燃机3的控制装置1中,初始值取得条件包含:内燃机3的转速NE处于规定转速区域(NE≦NEref);向燃料喷射阀10供给的燃料压力PF处于规定压力区域(PF1≦PF≦PF2);以及燃料温度Tfuel处于规定温度区域(Tfuel1≦Tfuel≦Tfuel2)。
公知燃料喷射阀的闭阀延迟时间一般会受内燃机的转速、向燃料喷射阀供给的燃料压力以及燃料温度的影响。对此,根据该内燃机的控制装置,由于初始值取得条件包含:内燃机的转速处于规定转速区域;向燃料喷射阀供给的燃料压力处于规定压力区域;以及燃料温度处于规定温度区域,因此,通过适当地设定上述规定旋转区域、规定压力区域以及规定温度区域,能够在燃料喷射阀的闭阀延迟时间稳定的状态下取得闭阀延迟时间的初始值,能够进一步提高闭阀延迟时间的初始值的取得精度。
技术方案4的发明的特征在于,在技术方案1所述的内燃机3的控制装置1中,还具备学习值取得单元(ECU2、步骤43),在通常时控制的执行中,当闭阀延迟时间Toff的学习条件成立时,该学习值取得单元取得闭阀延迟时间的学习值(通常学习值Toff_LRN),开阀时间计算单元使用闭阀延迟时间的学习值(通常学习值Toff_LRN)与闭阀延迟时间的初始值Toff_ini之间的偏差来计算出燃料喷射阀10的开阀时间Ti。
根据该内燃机的控制装置,在通常时控制的执行中,当闭阀延迟时间的学习条件成立时,取得闭阀延迟时间的学习值,使用该闭阀延迟时间的学习值与闭阀延迟时间的初始值之间的偏差来计算出燃料喷射阀的开阀时间,因此,能够在反映出从取得闭阀延迟时间的初始值起到当前时刻为止的闭阀延迟时间的变化的情况下控制燃料喷射阀的开阀时间。由此,能够提高燃料喷射阀的开阀时间的控制精度。
技术方案5的发明的特征在于,在技术方案4所述的内燃机3的控制装置1中,还具备:基本值计算单元(ECU2、步骤64),其根据内燃机3的运转状态来计算开阀时间的基本值(基本开阀时间Ti_bs);和校正值计算单元(ECU2、步骤67),其使用闭阀延迟时间的学习值(通常学习值Toff_LRN)与闭阀延迟时间的初始值Toff_ini之间的偏差乘以规定系数(规定的增益系数KG)而得到的值来计算校正值(开阀时间校正值Cor_Ti),开阀时间计算单元通过利用校正值(开阀时间校正值Cor_Ti)对开阀时间的基本值(基本开阀时间Ti_bs)进行校正,从而计算出开阀时间Ti(步骤68)。
根据该内燃机的控制装置,根据内燃机的运转状态来计算开阀时间的基本值,使用闭阀延迟时间的学习值与闭阀延迟时间的初始值之间的偏差乘以规定系数而得到的值来计算出校正值,并通过利用校正值对开阀时间的基本值进行校正,从而计算出开阀时间。因此,通过适当设定该规定係数,能够在适当地反映出从取得闭阀延迟时间的初始值起到当前时刻为止的闭阀延迟时间的变化的情况下,计算出燃料喷射阀的开阀时间,从而能够进一步提高其计算精度。
技术方案6的发明的特征在于,在技术方案4所述的内燃机3的控制装置1中,学习条件包含如下条件:燃料喷射阀10的开阀时间Ti为规定值Tiref以上。
根据该内燃机的控制装置,由于学习条件包含燃料喷射阀的开阀时间为规定值以上的情况,因此,如前述那样,能够在燃料喷射阀的闭阀延迟时间稳定的状态下取得闭阀延迟时间的学习值,能够提高其取得精度。
技术方案7的发明的特征在于,在技术方案4所述的内燃机3的控制装置1中,学习条件包含:内燃机3的转速NE处于规定转速区域(NE≦NEref);向燃料喷射阀10供给的燃料压力PF处于规定压力区域(PF3≦PF≦PF4);以及燃料温度Tfuel处于规定温度区域(Tfuel1≦Tfuel≦Tfuel3)。
根据该内燃机的控制装置,由于学习条件包含:内燃机的转速处于规定转速区域;向燃料喷射阀供给的燃料压力处于规定压力区域;以及燃料温度处于规定温度区域,因此,根据前述的理由,通过适当地设定上述规定旋转区域、规定压力区域以及规定温度区域,能够进一步提高闭阀延迟时间的学习值的取得精度。
技术方案8的发明的特征在于,在技术方案1所述的内燃机3的控制装置1中,内燃机3具备多个气缸3a以及设置于该多个气缸3a中的各个气缸的燃料喷射阀10,初始值取得单元针对各个燃料喷射阀10取得闭阀延迟时间的初始值Toff_ini(步骤6)。
根据该内燃机的控制装置,在具备多个气缸以及设置于多个气缸中的各个气缸的燃料喷射阀的多气缸内燃机中,即使在存在多个燃料喷射阀的动作特性的偏差的情况下,也能够在反映出将各燃料喷射阀实际安装于多气缸内燃机时的闭阀延迟时间的情况下控制各燃料喷射阀,由此,在多气缸内燃机中,也能够提高废气特性及燃耗性能。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的一个实施方式的控制装置及应用该控制装置的内燃机的结构的图。
图2的(a)是示意性地示出燃料喷射阀处于闭阀状态时的结构的图,图2的(b)是示意性地示出燃料喷射阀处于开阀状态时的结构的图。
图3是示出(a)新品和老化品的燃料喷射阀的升程与(b)开阀指令信号之间的关系的时间图。
图4是示出初始值学习处理的流程图。
图5是示出执行指令判定处理的流程图。
图6是示出初始学习条件判定处理的流程图。
图7是示出(a)~(d)第1~4气缸的燃料喷射阀的升程与(e)开阀指令信号之间的关系的时间图。
图8的(a)是示出新品和老化品的燃料喷射阀的开阀时间与闭阀延迟时间之间的关系的图,图8的(b)是示出在燃料喷射阀的电磁铁中流过的电流与通电时间之间的关系的图。
图9是示出通常学习处理的流程图。
图10是示出通常学习条件判定处理的流程图。
图11是示出燃料喷射控制处理的流程图。
图12是示出点火正时控制处理的流程图。
图13是示出进气控制处理的流程图。
图14是示出控制装置的控制结果的一例的时间图。
标号说明
1:控制装置;
2:ECU(初始值用控制单元、初始值取得单元、开阀时间计算单元、燃料喷射控制单元、学习值取得单元、基本值计算单元、校正值计算单元);
3:内燃机;
3a:气缸;
10:燃料喷射阀;
Toff:闭阀延迟时间;
Toff_ini:闭阀延迟时间的初始值;
Toff_LRN:闭阀延迟时间的通常学习值(学习值);
Ti:开阀时间;
Tiref:开阀时间的规定值;
Ti_bs:基本开阀时间(开阀时间的基本值);
KG:规定的增益系数(规定系数);
Cor_Ti:开阀时间校正值(校正值);
IG:点火正时;
NE:内燃机的转速;
NEref:内燃机转速的规定值(规定规定转速区域的值);
PF:燃料压力;
PF1:燃料压力的规定值(规定规定压力区域的值);
PF2:燃料压力的规定值(规定规定压力区域的值);
PF3:燃料压力的规定值(规定规定压力区域的值);
PF4:燃料压力的规定值(规定规定压力区域的值);
Tfuel:燃料温度;
T1:燃料温度的规定值(规定规定温度区域的值);
T2:燃料温度的规定值(规定规定温度区域的值);
T3:燃料温度的规定值(规定规定温度区域的值)
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一个实施方式的内燃机的控制装置进行说明。如图1所示,本发明的控制装置1具备ECU 2,如后述那样,由该ECU 2执行内燃机(以下称作“发动机”)3中的各种控制处理。
发动机3是具有4组(仅图示1组)气缸3a和活塞3b的直列4缸汽油发动机,搭载于未图示的车辆中。在该发动机3中,针对每个气缸3a均设有进气门4、排气门5、火花塞6及燃料喷射阀10。另外,在以下的说明中,将4个气缸3a按它们的排列顺序称作“第1~4气缸3a”,将设置于第1~4气缸3a上的燃料喷射阀10分别称作“第1~4喷射阀10”。
火花塞6与ECU 2电连接,如后述那样,由ECU 2来控制基于火花塞6实现的混合气的点火正时。即,执行点火正时控制。
燃料喷射阀10被设置成其末端部面对气缸3a内,与燃料供应装置的送油管(均未图示)连接。在发动机3的运转中,从该送油管向燃料喷射阀10供给高压燃料,由此,伴随着燃料喷射阀10的打开而将燃料喷射到气缸3a内。
如图2所示,燃料喷射阀10具备壳体11、电磁铁12、弹簧13、电枢14和阀体15等。电磁铁12固定在壳体11的顶壁的内侧,由轭12a和卷绕于轭12a的外周的线圈12b构成。该线圈12b经由未图示的驱动电路与ECU 2电连接,根据来自ECU 2的开阀指令信号的提供或停止而将电磁铁12切换为励磁/不励磁的状态。
此外,弹簧13配置在电磁铁12的轭12a与电枢14之间,经由电枢14而朝闭阀方向始终对阀体15施力。由此,在电磁铁12没有被励磁时,阀体15保持在将壳体11的末端部的喷孔11a封闭的状态,由此使燃料喷射阀10保持在闭阀状态(参照图2的(a))。
根据以上结构,在该燃料喷射阀10,来自ECU 2的开阀指令信号经由驱动电路而被提供给线圈12b,当电磁铁12被励磁时,电枢14克服弹簧13的作用力而被吸引至轭12a侧。伴随于此,阀体15朝轭12a侧移动,使得喷孔11a敞开,由此使燃料喷射阀10打开(参照图2的(b))。以下,将该阀体15朝轭12a侧的移动量称作燃料喷射阀10的“升程”。从该状态起,停止开阀指令信号的提供,将电磁铁12切换成非励磁状态时,如上所述,利用弹簧13的作用力使燃料喷射阀10关闭。
如上所述,在根据开阀指令信号而打开/关闭燃料喷射阀10时,燃料喷射阀10的实际的动作状态如图3所示。另外,图中的Ti是如后述那样计算出的燃料喷射阀10的开阀时间。如图3的(a)、(b)所示,在时刻t1,开阀指令信号被输入到燃料喷射阀10时,由于燃料喷射阀10的响应延迟特性而使得阀体15在时刻t2开始朝向轭12a侧移动,使得升程增大。
然后,从开阀指令信号的输入时刻起,在经过了开阀时间Ti的时刻(时刻t3),开阀指令信号的输入被停止时,在那之后,伴随着阀体15由于弹簧13的作用力而朝闭阀侧移动,升程减少,在时刻t4,燃料喷射阀10成为全闭状态,升程成为值0。在以下的说明中,将从该开阀指令信号的输入停止时刻起到升程实际成为值0为止的时间称作“闭阀延迟时间Toff”。
该情况下,由于闭阀延迟时间Toff由弹簧13的作用力来决定的关系,当弹簧13老化而导致其弹性系数发生变化时,如图3的(a)中以虚线所示的那样,该图中,与以实线所示的新品的情况相比,闭阀延迟时间Toff变得更长。其结果是,即使在相同的开阀时间Ti的开阀指令信号被输入时,老化的燃料喷射阀10与新的燃料喷射阀10相比,实际的开阀时间变长,致使喷射了多余的燃料。为了消除该问题,在本实施方式的燃料喷射控制处理中,使用后述的校正方法来计算开阀时间Ti。
此外,在发动机3的进气通路7中设有节气门机构8。该节气门机构8具备节气门8a以及对该节气门8a进行开闭驱动的TH致动器8b等。节气门8a转动自如地设置在进气通路7的中途,利用伴随着该转动的开度的变化而使通过节气门8a的空气的流量变化。TH致动器8b是由与ECU 2连接的电动马达与齿轮结构(均未图示)组合而成的,通过根据来自ECU 2的驱动信号控制该TH致动器8b而使节气门8a的开度(以下称作“节气门开度”)TH变化。
此外,ECU 2还与曲轴角传感器20、水温传感器21、大气温度传感器22、燃料压力传感器23、电流电压传感器24、油门开度传感器25和节气门开度传感器26电连接。
该曲轴角传感器20由磁体转子和MRE拾取器构成,伴随着曲轴3c的旋转而将均为脉冲信号的CRK信号和TDC信号输出至ECU 2。该CRK信号是每曲轴角30゜就输出1脉冲的,ECU2根据该CRK信号来计算发动机3的转速(以下称作“发动机转速”)NE。
除此之外,ECU 2还根据CRK信号和凸轮角传感器(未图示)的检测信号来计算曲轴3c的旋转角度即曲轴角CA,其中,所述凸轮角传感器用于检测未图示的凸轮轴的旋转角度。此外,TDC信号是表示各气缸3a的活塞3b位于比进气行程的TDC位置稍靠跟前的规定曲轴角位置的信号,在实施方式的4气缸的情况下,每曲轴角180°输出1脉冲。
此外,水温传感器21用于检测在发动机3的气缸体内循环的冷却水的温度即发动机水温TW,并将表示该发动机水温TW的检测信号输出至ECU 2,大气温度传感器22用于检测大气温度TA,并将表示该大气温度TA的检测信号输出至ECU 2。
此外,燃料压力传感器23用于检测送油管内的燃料的压力即燃料压力PF,并将表示该燃料压力PF的检测信号输出至ECU 2,电流电压传感器24用于检测燃料喷射阀10的电磁铁12两端的电压Vinj以及电磁铁12中流过的电流Iinj,并将表示电压Vinj和电流Iinj的检测信号输出至ECU 2。另外,在以下的说明中,上述电压Vinj和电流Iinj分别被称作“电磁电压Vinj”和“电磁电流Iinj”。
此外,油门开度传感器25用于检测车辆的未图示的油门踏板的踩下量(以下称作“油门开度”)AP,并将表示该油门开度AP的检测信号输出至ECU 2,节气门开度传感器26用于检测节气门开度TH,并将表示该节气门开度TH的检测信号输出至ECU 2。
另一方面,ECU 2由下述这样的微型计算机构成,该微型计算机由CPU、RAM、ROM、E2PROM和I/O接口(均未图示)等构成,ECU 2根据以上各种传感器20~26的检测信号等而如以下叙述的那样执行各种控制处理。另外,在本实施方式中,ECU 2相当于初始值用控制单元、初始值取得单元、开阀时间计算单元、燃料喷射控制单元、学习值取得单元、基本值计算单元和校正值计算单元。
接下来,对由ECU 2执行的各种控制处理进行说明。另外,在以下的说明中,所计算/设定的各种值被写入并存储于ECU 2的RAM和E2PROM中的任意一个中,如果没有特别说明的情况下,是被写入RAM中。
首先,参照图4,对初始值学习处理进行说明。如以下叙述的那样,该初始值学习处理是用于学习闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的处理,由ECU 2以规定的控制周期ΔT(例如几十毫秒)来执行该初始值学习处理。
如该图所示,首先,在步骤1(图中省略为“S1”。以下相同)中,对存储于E2PROM中的初始值学习完毕标志F_INI_DONE是否是“0”进行判别。当该判别结果为“否”时,即,当初始值学习完毕标志F_INI_DONE=1且学习完闭阀延迟时间的初始值Toff_ini时,直接结束本处理。
另一方面,当步骤1的判别结果为“是”且未学习完闭阀延迟时间的初始值Toff_ini时,前进至步骤2,执行执行指令判定处理。该执行指令判定处理用于判定初始值用控制处理的执行指令信号的有无,具体而言,如图5所示那样来执行。
如该图所示,首先,在步骤10中,对初始值用控制标志F_INI_CTRL是否是“0”进行判别。当该判别结果为“否”且在上次以前的控制定时没有输入执行指令信号时,直接结束本处理。
另一方面,当步骤10的判别结果为“是”且在上次以前的控制定时没有输入执行指令信号时,前进至步骤11,对初始值用控制处理的执行指令信号是否已被输入进行判别。在向用户提供作为新品的车辆之前在工厂进行检查时、以及发生故障时在服务工厂更换燃料喷射阀、ECU 2时等,将检查装置与ECU 2电连接之后,通过检查员的手动操作将该执行指令信号从检查装置输入到ECU 2。
当步骤11的判别结果为“是”且执行指令信号已被输入时,为了表示应执行初始值用控制处理,前进至步骤12,将初始值用控制标志F_INI_CTRL设定为“1”之后,结束本处理。
另一方面,当步骤11的判别结果为“否”时,直接结束本处理。
返回图4,在步骤2中,如上所述那样执行执行指令判定处理之后,前进至步骤3,执行初始学习条件判定处理。如以下叙述的那样,该初始学习条件判定处理用于判定闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习条件(初始值取得条件)是否成立,具体而言,如图6所示那样来执行。
如该图所示,首先,在步骤20中,对前述的初始值用控制标志F_INI_CTRL是否是“1”进行判别。当该判别结果为“是”且在后述的初始值用控制处理的执行中时,前进至步骤21,对燃料喷射阀10的开阀时间Ti是否在规定值Tiref以上进行判别。
如后述那样,由该规定值Tiref规定的开阀时间Ti的区域(Ti≧Tiref)被设定为如下这样的区域,该区域中,电磁铁12中流过的电磁电流Iinj稳定,闭阀延迟时间Toff稳定。在以下的说明中,开阀时间Ti等参数中的闭阀延迟时间Toff稳定的区域被称作“Toff稳定区域”。
当步骤21的判别结果为“是”且开阀时间Ti处于Toff稳定区域时,前进至步骤22,对在燃料温度Tfuel方面、T1≦Tfuel≦T2是否成立进行判别。通过根据发动机水温TW和大气温度TA对未图示的映射图进行检索从而计算出该燃料温度Tfuel。此外,T1、T2是被设定为T1<T2成立的燃料温度Tfuel的规定值,由上述规定值T1、T2规定的温度区域(T1≦Tfuel≦T2)被设定为Toff稳定区域。
当步骤22的判别结果为“是”且燃料温度Tfuel处于Toff稳定区域时,前进至步骤23,对发动机转速NE是否在规定转速NEref以下进行判别。由该规定转速NEref规定的旋转区域(NE≦NEref)被设定为Toff稳定区域。
当步骤23的判别结果为“是”且发动机转速NE处于Toff稳定区域时,前进至步骤24,对在燃料压力PF方面、PF1≦PF≦PF2是否成立进行判别。该情况下,PF1、PF2是被设定为PF1<PF2成立的燃料压力PF的规定值,由上述规定值PF1、PF2规定的压力区域(PF1≦PF≦PF2)被设定为Toff稳定区域。
当步骤24的判别结果为“是”且燃料压力PF处于Toff稳定区域时,判定为闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习条件成立,为了表示该情况,前进至步骤25,将初始值学习条件标志F_INI_LRN设定为“1”之后,结束本处理。
另一方面,当以上步骤20~24中的任一个步骤的判别结果为“否”时,判定为闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习条件不成立,为了表示该情况,前进至步骤26,将初始值学习条件标志F_INI_LRN设定为“0”之后,结束本处理。
返回图4,在步骤3中,如上所述那样执行初始学习条件判定处理之后,前进至步骤4,对初始值学习条件标志F_INI_LRN是否是“1”进行判别。当该判别结果为“否”且闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习条件不成立时,直接结束本处理。
另一方面,当步骤4的判别结果为“是”且闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习条件成立时,前进至步骤5,执行学习气缸编号#j的设定处理。
这里,未图示出该设定处理的内容,但在该设定处理中,根据曲轴角CA,在本次的控制定时之后的定时,将第1~4喷射阀10中的、最初执行燃料喷射的燃料喷射阀10确定为应学习本次的闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习阀10,并将设置该学习阀10的气缸3a的编号设定为学习气缸编号#j。
例如,在学习阀10被设置于第1气缸3a的情况下,学习气缸编号#j被设定为#1,在学习阀10被设置于第4气缸3a的情况下,学习气缸编号#j被设定为#4。另外,在以下的说明中,以学习气缸编号#j作为下角标的各种计算值相当于学习气缸编号#j所表示的气缸3a的计算值。
在接着步骤5的步骤6中,计算学习阀10的闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j。这里,虽未图示该计算处理的内容,但是,在该计算处理中,利用以下公知的方法来计算学习阀10的闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j。即,计算学习阀10的电磁电压Vinj的第一阶微分值,检测出其峰值位置作为学习阀10的实际闭阀定时,并且,计算出从开阀指令信号的停止定时起到实际闭阀定时为止的时间作为学习阀10的闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j。
接着,前进至步骤7,对全部燃料喷射阀10(即,第1~4喷射阀10)的学习是否已结束进行判别。当该判别结果为“否”,全部燃料喷射阀10的学习尚未结束时,直接结束本处理。
另一方面,当步骤7的判别结果为“是”,全部燃料喷射阀10的学习已结束时,为了表示该情况,前进至步骤8,将初始值学习完毕标志F_INI_DONE设定为“1”,并将初始值用控制标志F_INI_CTRL和初始值学习条件标志F_INI_LRN均设定为“0”。然后,将三个标志的值F_INI_DONE、F_INI_CTRL、F_INI_LRN写入E2PROM之后,结束本处理。
接下来,参照图7和图8,利用以上方法,对学习4个燃料喷射阀10的闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j(j=1~4)的理由进行说明。
图7示出在将作为新品的第1~4喷射阀10安装于发动机3的时刻对第1~4喷射阀10同时输入相同的开阀时间Ti的开阀指令信号(参照图7的(e))时的动作的一例以供参考,图7的(a)~(d)的#1~#4升程分别表示第1~4喷射阀10的升程。
如该图7所示,即使在相同的开阀时间Ti的开阀指令信号被输入时,由于个体间的动作特性等的偏差等,闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j(j=1~4)在第1~4喷射阀10之间一般也会产生偏差。因此,在本实施方式中,在执行后述的燃料喷射控制处理时,以抑制这些闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j的偏差的影响、提高燃料喷射的控制精度为目的,在向用户提供作为新品的车辆之前,利用前述的图4所示的方法,执行闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j的学习。
此外,图8的(a)中,以实线所示的曲线是通过计测燃料喷射阀10为新品时的开阀时间Ti与闭阀延迟时间Toff之间的关系而得到的,以虚线所示的曲线是通过计测燃料喷射阀10为老化品时的开阀时间Ti与闭阀延迟时间Toff之间的关系而得到的。
参照该图8的(a)可知:无论燃料喷射阀10为新品时,还是燃料喷射阀10为老化品时,在Ti<Tiref成立的区域中,闭阀延迟时间Toff均示出不稳定的值,与此相对,在Ti≧Tiref的区域中,闭阀延迟时间Toff均示出稳定的值。这是因为,如图8的(b)所示,在对燃料喷射阀10的电磁铁12供给电力的情况下,在对电磁铁12通电的通电时间变长、通电时间≧Tiref成立的区域中,电磁电流Iinj稳定。根据以上的理由,本实施方式的情况下,Ti≧Tiref成立被设定为闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j的学习条件之一。
接下来,参照图9,对通常学习处理进行说明。在该通常学习处理中,在执行前述的初始值学习处理后的发动机3的运转中,如以下叙述的那样,计算闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN(学习值),由ECU 2以前述的控制周期ΔT来执行该通常学习处理。
如该图所示,首先,在步骤40中,执行通常学习条件判定处理。如以下叙述的那样,该通常学习条件判定处理用于判定闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN的学习条件(计算条件)是否成立,具体而言,如图10所示那样执行该通常学习条件判定处理。
如该图所示,首先,在步骤50中,与前述的步骤21同样,对燃料喷射阀10的开阀时间Ti是否在规定值Tiref以上进行判别。当该判别结果为“是”,开阀时间Ti处于Toff稳定区域时,前进至步骤51,对在燃料温度Tfuel方面、T1≦Tfuel≦T3是否成立进行判别。
该情况下,T3是使得T1<T2<T3成立的燃料温度Tfuel的规定值,由两个规定值T1、T3规定的温度区域(T1≦Tfuel≦T3)被设定为发动机3的通常运转中的燃料温度Tfuel的Toff稳定区域。
当步骤51的判别结果为“是”,燃料温度Tfuel处于Toff稳定区域时,前进至步骤52,与前述的步骤23同样,对发动机转速NE是否在规定转速NEref以下进行判别。当该判别结果为“是”,发动机转速NE处于Toff稳定区域时,前进至步骤53,对在燃料压力PF方面、PF3≦PF≦PF4是否成立进行判别。
该情况下,PF3、PF4是被设定为PF3<PF4成立的燃料压力PF的规定值,由上述值PF3、PF4规定的压力区域(PF3≦PF≦PF4)被设定为发动机3的通常运转中的燃料压力PF的Toff稳定区域。
当步骤53的判别结果为“是”,燃料压力PF处于Toff稳定区域时,判定为闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN的学习条件成立,为了表示该情况,前进至步骤54,将通常学习条件标志F_LEARN设定为“1”之后,结束本处理。
另一方面,当以上步骤50~53中的任一个步骤的判别结果为“否”时,判定为闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN的学习条件不成立,为了表示该情况,前进至步骤55,将通常学习条件标志F_LEARN设定为“0”之后,结束本处理。
返回图9,在步骤40中,如上所述那样执行通常学习条件判定处理之后,前进至步骤41,对通常学习条件标志F_LEARN是否是“1”进行判别。当该判别结果为“否”,闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN的学习条件不成立时,直接结束本处理。
另一方面,当步骤41的判别结果为“是”,闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN的学习条件成立时,前进至步骤42,利用与前述的步骤5同样的方法来设定学习气缸编号#j。如前述那样,该学习气缸编号#j是设置学习阀10的气缸3a的编号、即设置应学习本次的闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN的燃料喷射阀10的气缸3a的编号。
接着,前进至步骤43,计算学习阀10的闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN#j。该计算处理的情况下,虽未图示该计算处理的内容,但是,利用与前述的闭阀延迟时间的初始值Toff_ini#j相同的计算方法来计算学习阀10的闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN#j。如上所述,在步骤43中,计算学习阀10的闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN#j,并将该通常学习值Toff_LRN#j写入E2PROM之后,结束本处理。
接下来,参照图11,对燃料喷射控制处理进行说明。如以下叙述的那样,该燃料喷射控制处理用于控制第1~4喷射阀10的开阀时间Ti等,由ECU 2在TDC信号的产生定时同步执行。
如该图所示,首先,在步骤60中,对前述的初始值用控制标志F_INI_CTRL是否是“1”进行判别。当该判别结果为“是”时,前进至步骤61,执行燃料喷射控制处理中的初始值用控制处理。在该初始值用控制处理中,将燃料喷射阀10的开阀时间Ti设定为最适于闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习的初始控制用值Ti_ini。该情况下,初始控制用值Ti_ini被设定为大于通常的怠速运转用值Ti_idl的值且大于前述的规定值Tiref的规定值(参照图14)。
进而,将燃料喷射阀10的喷射开始定时即开阀正定时INJst设定为初始学习用值INJst_ini。该初始学习用值INJst_ini被设定为最适于闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习的值且使得前述的图6的初始学习条件成立的值。并且,每执行该初始值用控制处理,就对第1~4喷射阀10按照 的顺序输出对应于这两个初始控制用值Ti_ini、INJst_ini的开阀指令信号。在步骤61中,在如上所述那样执行初始值用控制处理之后,结束本处理。
另一方面,当前述的步骤60的判别结果为“否”时,如以下叙述的那样,在步骤62~70中,执行燃料喷射控制处理中的通常时控制处理。首先,在步骤62中,执行计算气缸编号#i的设定处理。
虽未图示该设定处理的内容,但在该设定处理中,根据曲轴角CA,在本次的控制定时之后的定时,将第1~4气缸3a中的、最初执行燃料喷射的气缸3a确定为计算气缸3a,并将该计算气缸3a的编号设定为计算气缸编号#i。
例如,在计算气缸3a为第1气缸3a的情况下,计算气缸编号#i被设定为#1,在计算气缸3a为第4气缸3a的情况下,计算气缸编号#i被设定为#4。另外,在以下的说明中,以计算气缸编号#i作为下角标的各种计算值相当于计算气缸编号#i所表示的气缸3a的计算值。
在接着步骤62的步骤63中,计算计算气缸3a的要求燃料量Q#i。该要求燃料量Q#i是通过如下方式计算出来的:根据油门开度AP和发动机转速NE对未图示的映射图进行检索,由此计算出要求扭矩TRQ,根据该要求扭矩TRQ和发动机转速NE对未图示的映射图进行检索。
接着,前进至步骤64,根据计算气缸3a的要求燃料量Q#i来检索未图示的映射图,由此计算出计算气缸3a的基本开阀时间Ti_bs#i(开阀时间的基本值)。
接下来,在步骤65中,读入存储于E2PROM内的计算气缸3a的闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN#i。
在接着步骤65的步骤66中,计算温度校正值Cor_Tfuel。该温度校正值Cor_Tfuel是根据前述的燃料温度Tfuel对未图示的映射图进行检索而计算出的。
接着,前进至步骤67,根据下式(1)来计算开阀时间校正值Cor_Ti#i(校正值)。
Cor_Ti#i=KG·(Toff_LRN#i-Toff_ini#i-Cor_Tfuel)……(1)
该式(1)的KG是被设定为0<KG<1成立的规定的增益系数(规定系数),在本实施方式中,被设定为固定值。另外,也可以构成为,利用与发动机3的运转状态对应的映射图检索方法来设定该增益系数KG来代替固定值。
接下来,在步骤68中,根据下式(2)来计算计算气缸3a的开阀时间Ti#i。
Ti#i=Ti_bs#i-Cor_Ti#i……(2)
在接着步骤68的步骤69中,计算计算气缸3a的开阀定时INJst#i。具体而言,通过根据开阀时间Ti#i和发动机转速NE对未图示的映射图进行检索来计算出计算气缸3a的闭阀定时INJend#i,通过根据该闭阀定时INJend#i和开阀时间Ti#i对未图示的映射图进行检索来计算出计算气缸3a的开阀定时INJst#i。
接着,前进至步骤70,在执行开阀控制处理之后,结束本处理。虽未图示该开阀控制处理的内容,但在该开阀控制处理中,将对应于计算气缸3a的开阀定时INJst#i和开阀时间Ti的开阀指令信号输出至计算气缸3a的燃料喷射阀10。由此来执行计算气缸3a的燃料喷射。
接下来,参照图12,对点火正时处理进行说明。如以下叙述的那样,该点火正时处理用于控制火花塞6的点火正时IG,由ECU 2在TDC信号的产生定时同步执行。另外,本实施方式的情况下,点火正时IG被控制成越靠近提前侧就越大的正值。
如该图所示,首先,在步骤80中,对前述的初始值用控制标志F_INI_CTRL是否是“1”进行判别。当该判别结果为“是”时,前进至步骤81,执行点火正时处理中的初始值用控制处理。该初始值用控制处理中,将点火正时IG控制成比通常的怠速运转用值IGidl靠延迟侧的初始学习用值IGini(参照图14)。即,执行点火正时IG的延迟控制。该情况下,初始学习用值IGini被设定为最适于闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习的值且使得前述的图6的初始学习条件成立的值。在步骤81中,在如上所述那样执行初始值用控制处理之后,结束本处理。
另一方面,当步骤80的判别结果为“否”时,前进至步骤82,执行点火正时处理中的通常时控制处理。虽未图示该通常时控制处理的内容,但胡该通常时控制处理中,根据发动机水温TW、油门开度AP及蓄电池电压等各种运转状态参数来控制点火正时IG。在步骤82中,在如上所述那样执行通常时控制处理之后,结束本处理。
接下来,参照图13,对进气控制处理进行说明。如以下叙述的那样,该进气控制处理用于控制闭节气门开度TH,由ECU 2以规定的控制周期(例如几百毫秒)来执行该进气控制处理。
如该图所示,首先,在步骤90中,对前述的初始值用控制标志F_INI_CTRL是否是“1”进行判别。当该判别结果为“是”时,前进至步骤91,执行进气控制处理中的初始值用控制处理。
该初始值用控制处理中,控制节气门开度TH,使得发动机转速NE成为规定的初始学习用值NEini。该初始学习用值NEini是最适于闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习的发动机转速NE,被设定为高于通常的怠速NEidl且低于前述的规定值NEref的值(参照图14)。在步骤91中,在如上所述那样执行初始值用控制处理之后,结束本处理。
另一方面,当步骤90的判别结果为“否”时,前进至步骤92,执行进气控制处理中的通常时控制处理。虽未图示该通常时控制处理的内容,但在该通常时控制处理中,根据发动机转速NE及油门开度AP等各种运转状态参数来控制节气门开度TH。在步骤92中,在如上所述那样执行通常时控制处理之后,结束本处理。
接下来,参照图14,对前述的初始值学习处理以及执行步骤61、81、91的初始值用控制处理时的控制结果的一例进行说明。
如该图所示,在怠速运转中,在执行指令信号被输入ECU 2的定时(时刻t10),将前述的初始值用控制标志F_INI_CTRL设定为“1”时,与此相伴,执行步骤61、81、91的初始值用控制处理。即,控制发动机转速NE,以使其从怠速运转用值NEidl变成大于怠速运转用值NEidl的初始学习用值NEini,控制点火正时IG,以使其从通常的怠速运转用值IGidl变成比通常的怠速运转用值IGidl靠延迟侧的初始学习用值IGini,并且,控制开阀时间Ti,以使其从通常的怠速运转用值Ti_idl变成大于通常的怠速运转用值Ti_idl且大于前述的规定值Tiref的初始控制用值Ti_ini。
然后,在前述的步骤20~24的判别结果全部为“是”,初始学习条件成立的定时(时刻t11),将初始值学习条件标志F_INI_LRN设定为“1”,在那之后,执行闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习。然后,在时刻t12,当全部燃料喷射阀10中的闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的学习结束时,将初始值学习完毕标志F_INI_DONE设定为“1”,同时,将两个标志F_INI_CTRL、F_INI_LRN复位成“0”。与此相伴,转移至通常的怠速运转。
如上所述,根据本实施方式的控制装置1,在向用户提供作为新品的车辆之前,在工厂等处,将检查装置与ECU 2电连接之后,通过检查员的手动操作将执行指令信号从检查装置输入ECU 2时,在燃料喷射控制处理、点火正时控制处理和进气控制处理中,执行步骤61、81、91的初始值用控制处理,使得初始学习条件成立。
然后,在上述初始值用控制处理的执行中,在图6的初始学习条件判定处理中,当步骤21~24的判别结果全部为“是”时,即,Ti≧Tiref、Tfuel1≦Tfuel≦Tfuel2、NE≦NEref、PF1≦PF≦PF2均成立,从而处于燃料喷射阀10的闭阀延迟时间Toff稳定的状态时,针对各个气缸3a学习闭阀延迟时间的初始值Toff_ini。因此,能够高精度地学习4个燃料喷射阀10被安装于发动机3时的、4个燃料喷射阀10间的闭阀延迟时间的初始值Toff_ini的偏差。
此外,图9的通常学习处理中,当步骤50~53的判别结果全部为“是”时,即,Ti≧Tiref、Tfuel1≦Tfuel≦Tfuel3、NE≦NEref、PF3≦PF≦PF4均成立,从而处于燃料喷射阀10的闭阀延迟时间Toff稳定的状态时,学习闭阀延迟时间的通常学习值Toff_LRN,因此,能够提高该学习的精度。
此外,燃料喷射控制处理的通常时控制处理中,根据发动机3的运转状态,计算出基本开阀时间Ti_bs,并利用开阀时间校正值Cor_Ti来校正基本开阀时间Ti_bs,由此计算出开阀时间Ti。该开阀时间校正值Cor_Ti是通过如下方式计算出的:从通常学习值Toff_LRN中减去初始值Toff_ini和温度校正值Cor_Toff而得到的值再乘以规定的增益系数KG。因此,能够在适当地反映出从学习闭阀延迟时间的初始值Toff_ini起到当前时刻为止的闭阀延迟时间Toff的变化和在当前时刻的燃料温度Tfuel的影响(燃料的粘性阻力的变化)的情况下,针对各个燃料喷射阀10计算出开阀时间Ti,能够提高该计算的精度。
除此之外,由于规定的增益系数KG被设定为0<KG<1成立,因此,即使在通常学习值Toff_LRN和温度校正值Cor_Toff的计算误差暂时增大的情况下,也能够在抑制这样增大的计算误差的影响的情况下计算出开阀时间Ti,从而能够提高控制精度。
另外,虽然实施方式是将本发明的控制装置应用于4气缸式内燃机3的示例,但是,本发明的控制装置不限于此,还可以应用于各种气缸数量的内燃机。例如,也可以将本发明的控制装置应用于气缸数量为1~3个的内燃机或气缸数量为5个以上的内燃机。
此外,虽然实施方式是将本发明的控制装置应用于车辆用内燃机的示例,但是,本发明的控制装置不限于此,还可以应用于船舶用内燃机或其它产业设备用内燃机。
Claims (7)
1.一种内燃机的控制装置,该内燃机具备存在从指示闭阀起到实际闭阀为止的闭阀延迟时间的燃料喷射阀,所述内燃机的控制装置的特征在于,具备:
初始值用控制单元,其执行初始值用控制,在该初始值用控制中,控制所述燃料喷射阀的开阀时间,并且将所述内燃机的点火正时控制在延迟侧,使得用于取得所述闭阀延迟时间的初始值的初始值取得条件成立;
初始值取得单元,在该初始值用控制的执行中,当所述初始值取得条件成立时,该初始值取得单元取得所述闭阀延迟时间的初始值;
开阀时间计算单元,在执行所述初始值用控制以外的通常时控制的时候,该开阀时间计算单元使用所述闭阀延迟时间的所述初始值来计算所述燃料喷射阀的开阀时间;
燃料喷射控制单元,在执行所述通常时控制的时候,该燃料喷射控制单元控制所述燃料喷射阀,使得所述燃料喷射阀按计算出的该开阀时间打开;以及
学习值取得单元,在所述通常时控制的执行中,当所述闭阀延迟时间的学习条件成立时,该学习值取得单元取得所述闭阀延迟时间的学习值,
所述开阀时间计算单元使用所述闭阀延迟时间的所述学习值与所述闭阀延迟时间的所述初始值之间的偏差,计算所述燃料喷射阀的开阀时间。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
所述初始值取得条件包括如下条件:所述初始值用控制的执行中的所述燃料喷射阀的所述开阀时间为规定的值以上。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
所述初始值取得条件包括:所述内燃机的转速处于规定的转速区域;向所述燃料喷射阀供给的燃料压力处于规定的压力区域;以及燃料温度处于规定的温度区域。
4.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
所述内燃机的控制装置还具备:
基本值计算单元,其根据所述内燃机的运转状态来计算所述开阀时间的基本值;以及
校正值计算单元,其使用所述闭阀延迟时间的所述学习值与所述闭阀延迟时间的所述初始值之间的所述偏差乘以规定的系数而得到的值来计算校正值,
所述开阀时间计算单元通过利用所述校正值对所述开阀时间的基本值进行校正,计算出所述开阀时间。
5.根据权利要求1或4所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
所述学习条件包括如下条件:所述通常时控制的执行中的所述燃料喷射阀的所述开阀时间为规定的值以上。
6.根据权利要求1或4所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
所述学习条件包括:所述内燃机的转速处于规定的转速区域;向所述燃料喷射阀供给的燃料压力处于规定的压力区域;以及燃料温度处于规定的温度区域。
7.根据权利要求1、2、4中的任意一项所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
所述内燃机具备多个气缸以及设置于该多个气缸中的各个气缸的所述燃料喷射阀,
所述初始值取得单元针对各个所述燃料喷射阀取得所述闭阀延迟时间的所述初始值。
Applications Claiming Priority (2)
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