CN109915269A - 燃料泵的控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
提供应用于内燃机的电动式的燃料泵的控制装置及控制方法。所述燃料泵具备缸、所述缸内的可动件、以及构成为使所述可动件移动的电动致动器。所述控制装置构成为,为了使所述可动件往复移动而对所述电动致动器执行通电控制,由此使所述燃料泵进行燃料的吸引和燃料的排出。所述控制装置构成为,基于所述内燃机的运转状态来控制在来自燃料喷射阀的燃料喷射与下一燃料喷射之间从所述燃料泵向燃料配管排出燃料的次数即排出次数、和来自所述燃料泵的1次燃料排出中的燃料量即单位排出量。
Description
技术领域
本公开涉及燃料泵的控制装置及控制方法。
背景技术
在美国专利申请公开第2009/0217910号公报所记载的内燃机具有向汽缸内喷射燃料的燃料喷射阀、连结于燃料喷射阀的燃料配管、以及向燃料配管供给燃料的燃料泵。燃料泵具有配置于缸内的柱塞。柱塞由磁性体材料构成。柱塞始终由设置于燃料泵的施力弹簧向第1方向施力。燃料泵具有用于对柱塞进行励磁的线圈。当线圈通电时,通过在该线圈的周围产生的磁场对柱塞进行励磁。当柱塞被励磁后,该柱塞克服施力弹簧的施力向与第1方向相反的第2方向移动。当向线圈的通电停止时,柱塞的励磁解除,柱塞与施力弹簧的施力相应地向第1方向移动。像这样,在燃料泵中,柱塞在缸内往复移动。燃料泵每当柱塞往复1次时,执行吸引燃料的吸引动作和对所吸引的燃料进行加压并将其排出的排出动作。
在上述公报所记载的燃料泵的控制装置中,在来自燃料喷射阀的燃料喷射量处于预定范围内时,使燃料喷射阀的驱动周期与燃料泵的驱动周期相同。因此,与来自燃料喷射阀的1次燃料喷射相配合地,从燃料泵进行1次燃料排出。在该构成中,为了能够向燃料配管供给相对于来自燃料喷射阀的燃料喷射量而言足够的量的燃料,需要以使得能够从燃料泵排出的燃料的最大量增大的方式设计燃料泵。
另一方面,伴随于内燃机的小型化的要求,也要求燃料泵的小型化。但是,在小型的燃料泵中,能够从燃料泵1次排出的燃料的最大量变少。因此,在将上述公报所记载的控制装置应用于小型的燃料泵的情况下,有可能来自燃料泵的1次排出量相对于来自燃料喷射阀的1次燃料喷射量而言不足,无法向燃料配管供给足够的量的燃料。因此,在谋求燃料配管的燃料压力的控制性的提高方面,有改善的余地。
发明内容
为了解决上述问题,提供一种应用于内燃机的电动式的燃料泵的控制装置。所述内燃机具备构成为向汽缸内喷射燃料的燃料喷射阀。所述燃料泵构成为向连结于所述燃料喷射阀的燃料配管供给燃料。所述燃料泵具备缸、构成为在所述缸内滑动的可动件、以及构成为使所述可动件移动的电动致动器。所述控制装置构成为,为了使所述可动件往复移动而对所述电动致动器执行通电控制,由此使所述燃料泵进行燃料的吸引和燃料的排出。所述控制装置构成为,基于所述内燃机的运转状态来控制在来自所述燃料喷射阀的燃料喷射与下一燃料喷射之间从所述燃料泵向所述燃料配管排出燃料的次数即排出次数、和来自所述燃料泵的1次燃料排出中的燃料量即单位排出量。
另外,为了解决上述问题,提供一种应用于内燃机的电动式的燃料泵的控制方法。所述内燃机具备构成为向汽缸内喷射燃料的燃料喷射阀。所述燃料泵构成为向连结于所述燃料喷射阀的燃料配管供给燃料。所述燃料泵具备缸、构成为在所述缸内滑动的可动件、以及构成为使所述可动件移动的电动致动器。所述控制方法包括:为了使所述可动件往复移动而对所述电动致动器执行通电控制,由此使所述燃料泵进行燃料的吸引和燃料的排出;和基于所述内燃机的运转状态来控制在来自所述燃料喷射阀的燃料喷射与下一燃料喷射之间从所述燃料泵向所述燃料配管排出燃料的次数即排出次数、和来自所述燃料泵的1次燃料排出中的燃料量即单位排出量。
附图说明
图1是示出具备第1实施方式的燃料泵的控制装置的内燃机的构成的示意图。
图2是图1的高压燃料泵的剖视图。
图3是示出图2的高压燃料泵的燃料排出时的状态的剖视图。
图4是示出图2的高压燃料泵的燃料吸引时的状态的剖视图。
图5是图1的控制装置的功能框图。
图6是示出图2的高压泵的通电时间与排出量的关系的图表。
图7是示出燃料喷射阀的燃料喷射方式和高压燃料泵的燃料排出方式的时间图。
图8是示出燃料喷射阀的燃料喷射方式和高压燃料泵的燃料排出方式的时间图。
图9是示出第2实施方式的燃料喷射阀的燃料喷射方式和高压燃料泵的燃料排出方式的时间图。
图10是第3实施方式的燃料泵的控制装置的功能框图。
图11是示出第3实施方式的燃料喷射阀的燃料喷射方式和高压燃料泵的燃料排出方式的时间图。
图12是示出变形例的燃料喷射阀的燃料喷射方式和高压燃料泵的燃料排出方式的时间图。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照图1~图6对燃料泵的控制装置的第1实施方式进行说明。
如图1所示,搭载于车辆的内燃机10的内燃机主体11具有4个汽缸(第1汽缸#1~第4汽缸#4)。在内燃机主体11连结有进气通路12。进气通路12包括进气歧管13和连接于进气歧管13的进气上游侧的端部的进气管14。进气歧管13包括连结于进气管14的稳压罐13A、设置于稳压罐13A的进气下游侧的进气导入部13B、及设置于进气导入部13B的进气下游侧的进气分支部13C。稳压罐13A的通路截面面积比进气管14和进气导入部13B的通路截面面积大。进气分支部13C具有在其进气下游侧分支出的4个端部,分支出的4个端部连接于各汽缸。在进气管14设置有节气门21。通过控制节气门21的开度来控制在进气通路12流动的进气的流量。从进气管14流入到进气歧管13的空气被向各汽缸#1~#4供给。在进气管14,在比节气门21靠进气上游侧,设置有检测在进气通路12流动的进气的流量的空气流量计90。
在内燃机主体11设置有多个燃料喷射阀15。燃料喷射阀15在各汽缸各设置有1个。燃料喷射阀15配置于汽缸内,向该汽缸喷射燃料。另外,在汽缸#1~#4分别设置有火花塞16。在各汽缸#1~#4中,从进气通路12导入的进气与从燃料喷射阀15喷射的燃料混合而生成混合气。此外,将混合气中的进气与燃料的质量比称为空燃比。混合气通过火花塞16而着火并燃烧。
在内燃机主体11连结有排气通路17。排气通路17包括排气歧管18和连接于排气歧管18的排气下游侧的端部的排气管19。排气歧管18包括连结于内燃机主体11的排气分支部18A和设置于排气分支部18A的排气下游侧的排气合流部18B。排气分支部18A具有在其排气上游侧分支出的4个端部,分支出的4个端部连接于各汽缸。在各汽缸#1~#4中,通过混合气的燃烧而产生的排气向排气歧管18排出。在排气通路17设置有配置于排气管19并且对排气进行净化的催化剂20。另外,在排气管19,在比催化剂20靠排气上游侧配置有空燃比传感器91。空燃比传感器91输出与在排气通路17流动的排气的氧浓度,即,供燃烧的混合气的空燃比相应的电信号。
在内燃机10设置有用于向设置于内燃机主体11的燃料喷射阀15供给燃料的燃料供给装置30。燃料供给装置30具有贮存有燃料的燃料箱31。在燃料箱31的内部配置有低压燃料泵32。在低压燃料泵32连结有低压燃料配管33的一端。低压燃料泵32是电动式的燃料泵,汲取燃料箱31内的燃料而向低压燃料配管33排出。在低压燃料配管33的另一端连结有高压燃料泵40。在高压燃料泵40连结有高压燃料配管34。高压燃料配管34包括连结于高压燃料泵40的排出配管34A和连接于该排出配管34A的导出配管34B。在导出配管34B连结有各燃料喷射阀15。从低压燃料泵32排出到低压燃料配管33的燃料被高压燃料泵40吸引。在高压燃料泵40中对所吸引的燃料进行加压而向排出配管34A排出。排出到排出配管34A的燃料被向导出配管34B供给,从燃料喷射阀15向汽缸内喷射。在导出配管34B中,在连接于排出配管34A的第1端部设置有压力传感器92。压力传感器92检测高压燃料配管34内的燃料压力Pr。另外,在导出配管34B中,在与第1端部相反一侧的第2端部,设置有燃料温度传感器93。燃料温度传感器93检测高压燃料配管34内的燃料的温度。
如图2所示,高压燃料泵40具有吸引燃料并进行加压的泵部50和与泵部50连结的壳部80。
壳部80形成为箱状。壳部80具有形成为圆板状的下壁81和上壁84、以及从该下壁81的周缘延伸至上壁84的周缘的周侧壁82。在下壁81的中央部分设置有向壳部80的内部区域侧突出的圆柱状的突出部83。周侧壁82在下壁81和上壁84的周缘的整周地连续设置,形成为圆筒形状。在上壁84的中央部分形成有贯通孔84A。
泵部50具有固定于上壁84的上端面的罩51。罩51包括形成为圆柱状的主体部52、配置于主体部52与上壁84之间的凸缘部55、及从凸缘部55延伸的插通部56。凸缘部55的直径比主体部52大,与上壁84抵接。插通部56从凸缘部55贯通贯通孔84A,延伸至壳部80的内部区域。插通部56的外径与贯通孔84A的内径相同。因此,插通部56的外周面与上壁84的贯通孔84A的内周面抵接。在罩51形成有缸孔57。缸孔57从插通部56的一端面(图2的下端面)延伸至主体部52的内部。以下,将缸孔57的中心轴L的延伸方向(图2的上下方向)简称为轴方向。
在主体部52中形成有第1正交孔53和第2正交孔54,该第1正交孔53和第2正交孔54在与上述轴方向正交的正交方向(图2的左右方向)上延伸,并且与缸孔57连通。第1正交孔53与第2正交孔54从缸孔57彼此向相反的方向延伸。第1正交孔53具有与缸孔57连通的第1小径部53A和从第1小径部53A延伸至主体部52的侧周面而在侧周面开口的第1大径部53B。在第1大径部53B插入并嵌合有吸入阀60。
吸入阀60形成为圆柱形状,以从主体部52突出的状态组装于主体部52。在吸入阀60形成有在上述正交方向上贯通地延伸的吸入通路61。吸入通路61包括连接于第1小径部53A的第1吸入路61A、连接于第1吸入路61A并且直径比第1吸入路61A大的第2吸入路61B、及连接于第2吸入路61B并且直径与第1吸入路61A相同的第3吸入路61C。在第2吸入路61B配置有第1止回阀62。第1止回阀62包括第1阀芯63和对该第1阀芯63朝向第3吸入路61C施力的第1弹簧64。第1阀芯63包括与第3吸入路61C开口的第2吸入路61B的内端面抵接的第1施力部63A和从第1施力部63A的中央部朝向第1吸入路61A鼓出的第1鼓出部63B。第1鼓出部63B形成为半球状。第1弹簧64具有与第1吸入路61A开口的第2吸入路61B的内端面抵接的第1端和与第1阀芯63的第1施力部63A抵接的第2端。在吸入阀60连结有低压燃料配管33,从低压燃料配管33向第3吸入路61C供给燃料。
第2正交孔54具有与缸孔57连通的第2小径部54A和从第2小径部54A延伸至主体部52的侧周面而在侧周面开口的第2大径部54B。在第2大径部54B插入并嵌合有排出阀70。排出阀70形成为圆柱形状,以从主体部52突出的状态组装于主体部52。排出阀70与吸入阀60在沿上述正交方向延伸的同一轴上排列地配置。在排出阀70形成有在上述正交方向上贯通地延伸的排出通路71。排出通路71包括连接于第2小径部54A的第1排出路71A、连接于第1排出路71A并且直径比第1排出路71A大的第2排出路71B、及连接于第2排出路71B并且直径与第1排出路71A相同的第3排出路71C。在第2排出路71B配置有第2止回阀72。
第2止回阀72包括第2阀芯73和对该第2阀芯73朝向第1排出路71A施力的第2弹簧74。第2阀芯73包括与第1排出路71A开口的第2排出路71B的内端面抵接的第2施力部73A和从第2施力部73A的中央部朝向第3排出路71C鼓出的第2鼓出部73B。第2鼓出部73B形成为半球状。第2弹簧74具有与第3排出路71C开口的第2排出路71B的内端面抵接的第1端和与第2阀芯73的第2施力部73A抵接的第2端。在排出阀70连结有高压燃料配管34。
泵部50具有插通于缸孔57并且能够在该缸孔57内滑动的作为可动件的柱塞75。柱塞75由磁性材料构成。柱塞75形成为圆柱棒状,从插通部56的下端开口插通于缸孔57。柱塞75的下端部从缸孔57向壳部80的内部区域延伸。在柱塞75的下端部形成有凹条75A。凹条75A在周向整周地延伸。因此,柱塞75在形成有凹条75A的部分局部缩径。在凹条75A连结有圆环板状的台座76。台座76包括接合于凹条75A的中央部76A、从该中央部76A向径向外侧一边伴随着弯曲一边延伸的弯曲部76B、及从弯曲部76B向径向外侧延伸的平板部76C。在平板部76C与罩51的插通部56之间配置有压缩弹簧77。压缩弹簧77对台座76向离开罩51的方向,即,将柱塞75从缸孔57拔出的方向(图2的下方)施力。柱塞75的下端面通过压缩弹簧77的施力而被按压在壳部80的突出部83的上端面。在柱塞75的下端部,在比凹条75A靠上侧的位置形成有凸条75B。凸条75B在周向整周地延伸。因此,柱塞75在形成有凸条75B的部分局部扩径。凸条75B的直径比缸孔57的直径大。由缸孔57、柱塞75、第1小径部53A、第1吸入路61A、第2吸入路61B、第2小径部54A、及第1排出路71A构成了泵部50的加压室78。
在罩51的主体部52以包围缸孔57的周围的方式配置有线圈85。线圈85通过通电而产生磁场。当线圈85通电时,通过在该线圈85的周围产生的磁场对柱塞75进行励磁。
如图3的空心箭头所示,当柱塞75被励磁时,该柱塞75克服压缩弹簧77的施力而在上述轴方向上向第1侧(图3的上侧)移动。柱塞75向第1侧移动至凸条75B与插通部56抵接。在柱塞75像这样移动了时,泵部50的加压室78的容积减少而该加压室78内的压力增大。因为像后述那样向加压室78供给了燃料,所以通过加压室78的压力增大,排出阀70打开。即,对排出阀70的第2阀芯73,向打开方向作用有加压室78内的压力,向关闭方向作用有高压燃料配管34内的压力和第2弹簧74的施力。当加压室78内的压力增大而对第2阀芯73向打开方向施加的力变得比对第2阀芯73向关闭方向施加的力强时,第2阀芯73打开。当第2阀芯73打开时,如图3中实线箭头所示,从加压室78向高压燃料配管34排出燃料。此外,当从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料时,吸入阀60通过加压室78内的压力而保持为关闭状态。另一方面,当向线圈85的通电停止时,柱塞75的励磁解除。
如图4的空心箭头所示,当柱塞75的励磁解除后,该柱塞75通过压缩弹簧77的施力而以被从缸孔57拔出的方式在上述轴方向上向第2侧(图4的下侧)移动。柱塞75向第2侧移动至其下端部与突出部83抵接。在柱塞75像这样移动了时,加压室78的容积增大而该加压室78内的压力降低。对吸入阀60的第1阀芯63,向打开方向作用有低压燃料配管33内的压力,向关闭方向作用有加压室78内的压力和第1弹簧64的施力。当加压室78内的压力降低而对第1阀芯63向关闭方向施加的力变得比对第1阀芯63向打开方向施加的力弱时,第1阀芯63打开。当第1阀芯63打开时,如图4中实线箭头所示,从低压燃料配管33向加压室78供给燃料。在高压燃料泵40从低压燃料配管33吸引燃料时,排出阀70通过高压燃料配管34内的压力而保持为关闭状态。
像这样,柱塞75与向线圈85的通电状态相应地,在缸孔57内在上述轴方向上往复移动。因此,线圈85相当于用于使柱塞75移动的电动致动器。高压燃料泵40每当柱塞75往复一次时,实现吸引燃料的吸引功能和对所吸引的燃料进行加压并将其排出的排出功能。另外,在燃料泵的主体部52,设置有线圈温度传感器94。线圈温度传感器94对线圈85的温度进行检测。
如图1所示,燃料供给装置30具有燃料泵用的控制装置100。另外,在内燃机10设置有蓄电池120。蓄电池120向控制装置100和高压燃料泵40的电动致动器等内燃机10的各部分供给电力。
向控制装置100输入来自空气流量计90、空燃比传感器91、压力传感器92、燃料温度传感器93、及线圈温度传感器94的输出信号。向控制装置100也输入检测内燃机10的曲轴的转速即内燃机转速NE和曲轴的旋转相位即曲轴角CA的曲轴角传感器95的输出信号。另外,向控制装置100还输入来自检测加速器踏板的操作量即加速器操作量Acc的加速器传感器96和检测车速V的车速传感器97等各种传感器的输出信号。控制装置100具备CPU、ROM及RAM。控制装置100通过CPU执行存储于ROM的程序来控制燃料喷射阀15的驱动、节气门21的驱动、以及高压燃料泵40的驱动。
如图5所示,控制装置100具有作为功能部的、目标转速算出部101、目标转矩算出部102、目标燃压算出部103、燃压偏差算出部104、喷射反馈量算出部105、要求喷射量算出部106、喷射时间算出部107、喷射开始正时算出部108、以及喷射阀驱动部109。另外,控制装置100具有目标节气门开度算出部110、节气门驱动部111、喷射间隔算出部112、排出开始正时算出部113、目标排出量算出部114、泵特性学习部115、排出次数算出部116、单位排出量算出部117、驱动量设定部118、及泵驱动部119。
目标转速算出部101基于由曲轴角传感器95检测出的内燃机转速NE和由加速器传感器96检测出的加速器操作量Acc来算出内燃机转速NE的目标值即目标转速NEt。
目标转矩算出部102基于由车速传感器97检测出的车速V和由加速器传感器96检测出的加速器操作量Acc来算出内燃机10的曲轴的轴转矩的目标值即目标转矩TQt。
目标燃压算出部103基于由目标转速算出部101算出的目标转速NEt和由目标转矩算出部102算出的目标转矩TQt来算出高压燃料配管34内的燃料压力的目标值即目标燃压Pt。在目标燃压算出部103存储有表示目标燃压Pt相对于目标转速NEt和目标转矩TQt的关系的映射。该映射预先通过实验、模拟来求出。目标转速NEt高时,将目标燃压Pt算出为比该目标转速NEt低时高。另外,目标转矩TQt大时,将目标燃压Pt算出为比该目标转矩TQt小时高。
燃压偏差算出部104算出从由目标燃压算出部103算出的目标燃压Pt减去由压力传感器92检测出的高压燃料配管34内的燃料压力Pr而得到的值即燃压偏差ΔP(=Pt-Pr)。
喷射反馈量算出部105算出用于将由空燃比传感器91检测出的实际的空燃比反馈控制为空燃比的目标值即目标空燃比的喷射反馈量FAF。此外,目标空燃比基于内燃机10的运转状态而由控制装置100算出。喷射反馈量算出部105将从目标空燃比减去实际的空燃比而得到的值分别输入比例要素、积分要素及微分要素,算出比例要素的输出值、积分要素的输出值及微分要素的输出值之和作为喷射反馈量FAF。
要求喷射量算出部106算出从各燃料喷射阀15喷射的燃料量的各目标值即要求燃料喷射量Qt。要求喷射量算出部106基于由目标转速算出部101算出的目标转速NEt和由目标转矩算出部102算出的目标转矩TQt来算出基础喷射量Qb。目标转速NEt高时,将基础喷射量Qb算出为比该目标转速NEt低时多。另外,目标转矩TQt大时,将基础喷射量Qb算出为比该目标转矩TQt小时多。基础喷射量Qb作为与目标空燃比对应的燃料喷射量而被算出。要求喷射量算出部106通过对基础喷射量Qb乘以由喷射反馈量算出部105算出的喷射反馈量FAF来算出要求燃料喷射量Qt。
喷射时间算出部107基于由要求喷射量算出部106算出的要求燃料喷射量Qt和由压力传感器92检测出的燃料压力Pr来算出各燃料喷射阀15中的燃料喷射的执行时间即喷射时间Fi。
喷射开始正时算出部108以使得在配置有燃料喷射阀15的汽缸的点火正时之前由要求喷射量算出部106算出的要求燃料喷射量Qt的燃料喷射完成的方式算出。在本实施方式中,算出成为压缩上止点之前的预定的曲轴角的固定的正时作为喷射开始正时Fs。
喷射阀驱动部109基于由曲轴角传感器95检测出的曲轴角CA来驱动各燃料喷射阀15。喷射阀驱动部109以使得在由喷射开始正时算出部108算出的各燃料喷射阀15的喷射开始正时Fs下开始来自该燃料喷射阀15的燃料喷射的方式,控制燃料喷射阀15的驱动。喷射阀驱动部109当从开始燃料喷射起,在由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi的期间持续进行燃料喷射后,结束来自燃料喷射阀15的燃料喷射。
目标节气门开度算出部110基于由目标转矩算出部102算出的目标转矩TQt来算出节气门21的开度的目标值即目标节气门开度θt。
节气门驱动部111以使得实现由目标节气门开度算出部110算出的目标节气门开度θt的方式控制节气门21的开度。
喷射间隔算出部112基于来自燃料喷射阀15的燃料喷射的结束正时Fe、由喷射开始正时算出部108算出的喷射开始正时Fs、及由曲轴角传感器95检测出的内燃机转速NE来算出燃料的喷射间隔Int。燃料的喷射间隔Int作为从在设置于任意的汽缸的燃料喷射阀15中燃料喷射结束起,到在设置于接下来执行点火的汽缸的燃料喷射阀15中开始燃料喷射为止的时间来算出。例如,在本实施方式中,按第1汽缸#1、第3汽缸#3、第4汽缸#4、及第2汽缸#2的顺序进行点火。在该情况下,喷射间隔算出部112将从第1汽缸#1中的燃料喷射结束起到第3汽缸#3中的燃料喷射开始为止的时间、和从第3汽缸#3中的燃料喷射结束起到第4汽缸#4中的燃料喷射开始为止的时间分别作为燃料的喷射间隔Int来算出。另外,喷射间隔算出部112将从第4汽缸#4中的燃料喷射结束起到第2汽缸#2中的燃料喷射开始为止的时间、和从第2汽缸#2中的燃料喷射结束起到第1汽缸#1中的燃料喷射开始为止的时间分别作为燃料的喷射间隔Int来算出。喷射间隔算出部112基于由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi和由喷射开始正时算出部108算出的喷射开始正时Fs来算出燃料喷射的结束正时Fe。在本实施方式中,因为喷射开始正时Fs在曲轴角中设定为固定的正时,所以燃料喷射的结束正时Fe越迟,或者内燃机转速NE越高,则燃料的喷射间隔Int越短。
排出开始正时算出部113算出开始从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料的正时即排出开始正时Ts。排出开始正时Ts基于来自燃料喷射阀15的燃料喷射的正时来算出。在本实施方式中,将从来自燃料喷射阀15的燃料喷射的结束正时Fe经过了预定的准备时间的正时设为排出开始正时Ts。此外,燃料喷射的结束正时Fe可以基于由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi和由喷射开始正时算出部108算出的喷射开始正时Fs来算出。将准备时间设定为比从来自燃料喷射阀15的燃料喷射结束起到高压燃料配管34内的燃料压力Pr稳定为止所需的时间长的时间。准备时间预先通过实验、模拟来求出并存储于控制装置100。
目标排出量算出部114算出从高压燃料泵40向高压燃料配管34的燃料排出量的目标值即目标排出量TPt。在本实施方式中,目标排出量算出部114在从来自燃料喷射阀15的燃料喷射的结束正时Fe经过了预定的收敛时间的正时算出目标排出量TPt。收敛时间是与从来自燃料喷射阀15的燃料喷射结束起到高压燃料配管34内的燃料压力Pr稳定为止所需的时间相等的时间,设定为比上述准备时间短的时间。收敛时间预先通过实验、模拟来求出并存储于控制装置100。目标排出量算出部114基于由要求喷射量算出部106算出的要求燃料喷射量Qt来算出基础排出量TPb。基础排出量TPb作为与要求燃料喷射量Qt相等的量来算出。即,要求燃料喷射量Qt越多,则基础排出量TPb越多。另外,目标排出量算出部114基于由燃压偏差算出部104算出的燃压偏差ΔP来算出排出反馈量TK。在本实施方式中,将从该目标燃压Pt减去为了成为目标燃压Pt而从高压燃料泵40进行了燃料的排出后的实际的燃料压力Pr而得到的值分别输入比例要素、积分要素及微分要素,算出比例要素的输出值、积分要素的输出值及微分要素的输出值之和作为排出反馈量TK。目标排出量算出部114通过对基础排出量TPb乘以排出反馈量TK来算出目标排出量TPt。
泵特性学习部115将向高压燃料泵40的通电时间与从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出的燃料量的关系作为高压燃料泵40的动作特性而进行学习。来自高压燃料泵40的燃料排出量受由燃料温度传感器93检测出的高压燃料配管34内的燃料温度、由线圈温度传感器94检测出的线圈85的温度、及蓄电池电压等的影响。
如图6所示,高压燃料泵40的动作特性具有通电时间越长则燃料的排出量越大的倾向。在高压燃料泵40中,通过开始向该高压燃料泵40的通电,柱塞75从与突出部83抵接的状态起以离开突出部83的方式移动。因此,如图6的实线所示,伴随于从开始通电起的经过时间的增大,柱塞75的移动量增大而加压室78的容积减少,来自高压燃料泵40的燃料的排出量变多。然后,在从开始通电起的经过时间达到了从柱塞75与突出部83抵接的状态起到该柱塞75的凸条75B与插通部56抵接为止所需的时间(通电时间Tik1)时,来自高压燃料泵40的燃料排出量成为1次燃料排出中的燃料排出量的最大值即最大排出量TPmax。在此以后,即使通电时间变长排出量也不发生变化。此外,图6所示的最大排出量TPmax1是与在高压燃料泵40的1次燃料排出中在设计上能够实现的排出量的最大值即最大设计排出量相等的量。
在燃料温度低时,与该燃料温度高时相比,燃料的粘度高。因此,在燃料温度低时,与该燃料温度高时相比,排出燃料时的阻力大,柱塞75的移动速度降低。因此,如图6的点划线所示,在高压燃料配管34内的燃料温度高的情况下,与图6的实线所示出的高压燃料配管34内的燃料温度低的情况相比,到排出量成为最大排出量TPmax1为止花费的时间(通电时间Tik2)具有变长的倾向(Tik1<Tik2)。
另外,在线圈85的温度高时,与该线圈85的温度低时相比,使柱塞75朝向加压室78移动时的力弱。另外,在蓄电池电压低时,与该蓄电池电压高时相比,使柱塞75朝向加压室78移动时的力弱。因此,如图6的双点划线所示,在线圈85的温度高或者蓄电池电压低的情况下,与图6的实线所示出的线圈85的温度低且蓄电池电压高的情况相比,高压燃料泵40每1次能够排出的最大排出量TPmax有时变低。因此,该情况下的最大排出量TPmax2比上述最大设计排出量(=TPmax1)少。
像这样,在高压燃料泵40中,为了在1次燃料排出中排出预定的排出量的燃料所需的通电时间、在1次燃料排出中能够实现的燃料排出量的最大值根据当时的高压燃料泵40的状态而发生变化。在泵特性学习部115中,基于由燃压偏差算出部104算出的燃压偏差ΔP来算出以基于后述的目标排出量TPt设定的通电时间驱动了高压燃料泵40时的来自高压燃料泵40的1次燃料排出中的燃料量即单位排出量,并与燃料温度、线圈85的温度及蓄电池电压的信息一起存储。此外,蓄电池电压可以根据蓄电池120的充放电状况来求出。
排出次数算出部116基于由目标排出量算出部114算出的目标排出量TPt来算出应该从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料的次数即所需排出次数Tnf。目标排出量TPt基于要求燃料喷射量Qt来算出,是与内燃机的运转状态相关的参数。即,排出次数算出部116基于内燃机10的运转状态来算出所需排出次数Tnf。排出次数算出部116算出为了排出目标排出量TPt的燃料所需的排出次数中的最少的排出次数作为所需排出次数Tnf。例如,在目标排出量TPt小于作为规定量的高压燃料泵40的最大排出量TPmax而目标排出量TPt少的情况下,将所需排出次数Tnf算出为1次。另外,在目标排出量TPt为上述最大排出量TPmax以上且小于最大排出量TPmax的2倍的量的情况下将所需排出次数Tnf算出为2次。即,在目标排出量TPt为作为规定量的上述最大排出量TPmax以上而目标排出量TPt多的情况下,将所需排出次数Tnf算出为多次。此外,最大排出量TPmax可以基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出。
单位排出量算出部117基于由排出次数算出部116设定的所需排出次数Tnf和由目标排出量算出部114算出的目标排出量TPt来设定作为从高压燃料泵40每1次排出的燃料量即单位排出量TPn的目标值的目标单位排出量TPnf。单位排出量算出部117在所需排出次数Tnf被设定为了1次的情况下,将目标排出量TPt设为目标单位排出量TPnf。另外,单位排出量算出部117在排出次数被设定为了2次以上的情况下,将目标排出量TPt除以所需排出次数Tnf而得到的量设为目标单位排出量TPnf(=TPt/Tnf)。
驱动量设定部118对来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的从高压燃料泵40向高压燃料配管34的燃料的排出次数Tn和各排出中的单位排出量TPn进行设定。驱动量设定部118首先基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出为了以所需排出次数Tnf进行由单位排出量算出部117设定的目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes。例如,所需时间Tnes在所需排出次数Tnf为1次时成为与升程时间Ti相等的时间。另外,所需时间Tnes在所需排出次数Tnf为作为多次的n次时(2≤n)成为等于升程时间Ti的n倍时间与待机时间的n-1倍时间之和的时间。升程时间Ti是从与突出部83抵接的柱塞75开始移动起到高压燃料泵40排出目标单位排出量TPnf的燃料为止所需的时间。即,在目标单位排出量TPnf与最大排出量TPmax相同的情况下,从与突出部83抵接的柱塞75开始移动起到该柱塞75的凸条75B与插通部56抵接为止所需的柱塞75的移动时间为升程时间Ti(例如,图6的通电时间Tik1)。另外,待机时间为柱塞75从离开了突出部83的第1移动端移动到与突出部83抵接的第2移动端时所花费的时间。即,在高压燃料泵40排出了最大排出量TPmax的燃料的情况下,待机时间为从柱塞75的凸条75B与插通部56抵接的状态起到该柱塞75与突出部83抵接为止的柱塞75的移动所需的时间。升程时间Ti和待机时间基于高压燃料泵40的动作特性来算出。当像这样算出所需时间Tnes后,算出对该所需时间Tnes加上上述准备时间而得到的时间作为执行时间Tad。即,执行时间Tad是关于在燃料喷射与下一燃料喷射之间的期间中执行的燃料排出的、从燃料喷射结束起到燃料排出完成为止所需的时间。驱动量设定部118在执行时间Tad为由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int以下的情况下,作为排出次数Tn,设定与所需排出次数Tnf相同的数。另外,驱动量设定部118将各排出中的单位排出量TPn设定为与目标单位排出量TPnf相同的量。结果,在燃料喷射阀15的喷射间隔Int中的从高压燃料泵40向高压燃料配管34的燃料的排出次数Tn为多次的情况下,将该多次燃料排出中的各单位排出量TPn设定为比最大排出量TPmax少的量,且多次燃料排出中的各单位排出量TPn为彼此相等的量。在该情况下,执行时间Tad基于排出次数Tn、单位排出量TPn及高压燃料泵40的动作特性来设定。
另一方面,驱动量设定部118在所算出的执行时间Tad超过由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int的情况下,以使得高压燃料泵40为了完成燃料排出所需的时间即执行时间Tad不超过喷射间隔Int的方式,基于该喷射间隔Int来设定排出次数Tn和单位排出量TPn。在该情况下,在本实施方式中,驱动量设定部118以使得喷射间隔Int中的来自高压燃料泵40的排出量成为最大的排出量的方式设定排出次数Tn和单位排出量TPn。排出次数Tn和单位排出量TPn相对于喷射间隔Int的关系预先通过实验、模拟来求出并存储于控制装置100。像这样,在执行时间Tad超过喷射间隔Int的情况下,驱动量设定部118算出并设定排出次数Tn和单位排出量TPn,从而与喷射间隔Int相应地设定执行时间Tad的上限。
泵驱动部119基于由排出开始正时算出部113算出的排出开始正时Ts和由驱动量设定部118设定的排出次数Tn与单位排出量TPn来驱动高压燃料泵40。即,泵驱动部119在排出开始正时Ts开始向高压燃料泵40的线圈85的通电控制。泵驱动部119通过通电控制使柱塞75往复移动,从而使高压燃料泵40执行燃料的吸引和燃料的排出。通过柱塞75往复1次,执行1次来自高压燃料泵40的燃料排出。泵驱动部119在从开始向高压燃料泵40的通电控制起,经过了基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性设定的升程时间Ti时结束通电。由此,将来自高压燃料泵40的每1次的燃料排出量控制为与单位排出量TPn相等的量。泵驱动部119在由驱动量设定部118设定的排出次数Tn为2次以上的情况下,在从开始通电控制起经过了升程时间Ti的正时结束通电控制,在从该结束的正时起经过了预定的待机时间的正时再次执行通电控制。然后,在从再次开始通电控制起经过了升程时间Ti的正时再次结束通电控制。通过像这样反复执行通电控制,从高压燃料泵40执行多次的燃料排出。
接下来,参照图7和图8对本实施方式的作用和效果进行说明。此外,在以下的说明中,以“t”和其后续的3位数字来表示图7和图8中的各动作的正时,在图7中,省略了对“t”和3位数字中的第1位数字“7”的记载。另外,在图8中,省略了对“t”和3位数字中的第1位数字“8”的记载。
首先,参照图7对内燃机的内燃机转速NE低的情况下的燃料的排出方式的例子进行说明。
要求喷射量算出部106在正时t711算出要求燃料喷射量Qt(1)。当算出要求燃料喷射量Qt(1)后,喷射时间算出部107基于要求燃料喷射量Qt(1)和由压力传感器92检测出的当时的燃料压力Pr来算出作为燃料喷射的执行时间的喷射时间Fi(1)。然后,喷射阀驱动部109在作为基于由曲轴角传感器95检测出的曲轴角CA而由喷射开始正时算出部108算出的喷射开始正时Fs的正时t712,开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射。喷射阀驱动部109在由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi的期间持续进行燃料喷射,在从正时t712经过了喷射时间Fi(1)的正时t713结束燃料喷射。
通过执行这样的燃料喷射,高压燃料配管34内的燃料压力Pr减少。在燃料喷射结束的正时t713,燃料的喷射结束,但在之后的一段时间内,燃料压力Pr产生变动。此外,从燃料喷射结束的正时t713起到燃料压力Pr收敛于一定的值为止的时间为上述收敛时间。
目标排出量算出部114在从燃料喷射的结束正时Fe(正时t713)经过了收敛时间的正时t714算出目标排出量TPt(1)。目标排出量TPt(1)基于要求燃料喷射量Qt(1)和根据燃压偏差ΔP算出的排出反馈量TK来算出。在正时t712执行燃料喷射之前,目标燃压Pt与实际的燃料压力Pr之间产生了ΔP(>0)的背离。排出反馈量TK作为用于进行用于使该背离减少的反馈控制的值来算出。
当像这样算出目标排出量TPt(1)后,排出次数算出部116算出从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料时的所需排出次数Tnf。在该例子中,因为目标排出量TPt(1)小于基于高压燃料泵40的动作特性的最大排出量TPmax,所以将所需排出次数Tnf算出为1次。然后,单位排出量算出部117将目标排出量TPt(1)作为目标单位排出量TPnf来算出(TPnf=TPt(1))。当像这样算出所需排出次数Tnf和目标单位排出量TPnf后,驱动量设定部118对来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的燃料的排出次数Tn和各排出中的单位排出量TPn进行设定。
驱动量设定部118首先基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出为了以所需排出次数Tnf进行由单位排出量算出部117设定的目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes(=升程时间Ti)。然后,算出将所需时间Tnes与上述准备时间相加而得到的时间作为执行时间Tad。因为执行时间Tad为由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int(1)以下,所以作为排出次数Tn,驱动量设定部118设定与所需排出次数Tnf相同的数,将各排出中的单位排出量TPn设定为与目标单位排出量TPnf相同的量。
之后,泵驱动部119以使得从由排出开始正时算出部算出的排出开始正时Ts起执行燃料排出的方式驱动高压燃料泵40。在该情况下,泵驱动部119在从燃料喷射的结束正时t713经过了上述准备时间的正时t715,从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行1次燃料排出。从正时t715起执行燃料排出到经过相当于目标单位排出量TPnf的升程时间Ti的正时t716。
通过执行这样的燃料排出,高压燃料配管34内的燃料压力Pr增大。虽然在正时t716燃料的排出结束,但在之后的一段时间内,高压燃料配管34内的燃料产生压力变动。燃料的压力变动具有来自高压燃料泵40的单位排出量TPn越多则越大的倾向。通过从燃料排出结束的正时t716经过预定的时间,燃料压力Pr收敛于目标燃压Pt。
之后,在燃料压力Pr收敛于一定的值后的正时t717,要求喷射量算出部106算出下一燃料喷射中的要求燃料喷射量Qt(2)。要求燃料喷射量Qt(2)比要求燃料喷射量Qt(1)多(Qt(2)>Qt(1))。当算出要求燃料喷射量Qt(2)后,喷射时间算出部107基于要求燃料喷射量Qt(2)和由压力传感器92检测出的当时的燃料压力Pr来算出燃料喷射的执行时间即喷射时间Fi(2)。此外,在正时t717,燃料压力Pr与目标燃压Pt相等。喷射阀驱动部109在作为喷射开始正时Fs的正时t718,开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射。喷射阀驱动部109在由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi的期间持续进行燃料喷射,在从正时t718经过了喷射时间Fi(2)的正时t719,结束燃料喷射。
通过执行这样的燃料喷射,高压燃料配管34内的燃料压力Pr减少。在从正时t718到正时t719为止的之后的燃料喷射中,与从正时t712到正时t713为止的上一次的燃料喷射相比,喷射较多的燃料。因此,在燃料喷射结束的正时t719,与之前的燃料喷射相比,燃料压力降低。另外,因为所喷射的燃料量多,所以在燃料喷射结束后产生的燃料的压力变动也比之前的燃料喷射大。因此,与之前的燃料喷射中的收敛时间相比,之后的燃料喷射中的收敛时间长。
目标排出量算出部114在从燃料喷射的结束正时Fe(正时t719)经过了收敛时间的正时t720算出目标排出量TPt(2)。目标排出量TPt(2)基于要求燃料喷射量Qt(2)和根据燃压偏差ΔP算出的排出反馈量TK来算出。在即将在正时t718执行燃料喷射之前,实际的燃料压力Pr与目标燃压Pt相等而没有产生背离。另一方面,要求燃料喷射量Qt(2)比要求燃料喷射量Qt(1)多。在图7所示的例子中,将目标排出量TPt(2)算出为比目标排出量TPt(1)多的值。
当算出目标排出量TPt(2)后,排出次数算出部116算出所需排出次数Tnf。在该例子中,目标排出量TPt(2)为基于高压燃料泵40的动作特性的最大排出量TPmax以上且小于最大排出量TPmax的2倍的量,所以将所需排出次数Tnf算出为2次。然后,单位排出量算出部117算出将目标排出量TPt(2)除以“2”而得到的值来作为目标单位排出量TPnf(TPnf=TPt(2)/2)。当像这样算出所需排出次数Tnf和目标单位排出量TPnf后,驱动量设定部118对来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的燃料的排出次数Tn和各排出中的单位排出量TPn进行设定。
驱动量设定部118首先基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出为了以所需排出次数Tnf进行由单位排出量算出部117设定的目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes(=2×升程时间Ti+1×待机时间)。然后,算出将所需时间Tnes与上述准备时间相加而得到的时间作为执行时间Tad。因为执行时间Tad为由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int(2)以下,所以作为排出次数Tn,驱动量设定部118设定与所需排出次数Tnf相同的数,将各排出中的单位排出量TPn设定为与目标单位排出量TPnf相同的量。
之后,泵驱动部119以使得在由排出开始正时算出部算出的排出开始正时Ts开始燃料排出的方式驱动高压燃料泵40。在该情况下,泵驱动部119在从燃料喷射的结束正时t719经过了上述准备时间的正时t721,从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行2次燃料排出。第1次燃料排出从正时t721起执行至经过相当于目标单位排出量TPnf的升程时间Ti的正时t722为止。泵驱动部119在从结束了第1次燃料排出的正时t722起经过了待机时间的正时t723开始第2次燃料排出。第2次燃料排出从正时t723执行至经过升程时间Ti的正时t724为止。第1次升程时间Ti与第2次升程时间Ti相等。
之后,在燃料排出结束后的正时t725,要求喷射量算出部106算出下一燃料喷射中的要求燃料喷射量Qt(3),之后进行燃料喷射。
像这样,在本实施方式中,基于与内燃机10的运转状态相关的要求燃料喷射量Qt来控制来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的、来自高压燃料泵40的燃料的排出次数Tn和单位排出量TPn。根据从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出的燃料的量,高压燃料配管34内的燃料的压力变动的大小会产生变化。基于内燃机10的运转状态来控制燃料喷射与下一燃料喷射之间的高压燃料泵40的排出次数Tn和单位排出量TPn。由此,能够实现考虑到由来自高压燃料泵40的燃料的排出引起的高压燃料配管34内的燃料的压力变动的影响并且难以产生高压燃料配管34中的燃料的过剩、不足的燃料的供给。另外,由于能够与内燃机10的运转状态相应地在燃料喷射与下一燃料喷射之间进行多次燃料排出,所以也能够不拘泥于在高压燃料泵40的1次燃料排出中在设计上能够实现的排出量的最大值即最大设计排出量地,向高压燃料配管34供给与目标排出量TPt相符的量的燃料。因此,能够有助于高压燃料配管34中的燃料压力Pr的控制性的提高。
另外,如图7所示,在本实施方式中,在正时t721执行了2次燃料排出。各燃料排出中的单位排出量TPn为比最大排出量TPmax少的量,所以能够减小在正时t724结束燃料排出后在高压燃料配管34中产生的燃料的压力变动。另外,可抑制在从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料时柱塞75的凸条75B与插通部56抵接的情况,所以也能够有助于对从高压燃料泵40产生的声音的抑制。
在多次进行燃料排出时,将目标排出量TPt除以所需排出次数Tnf而得到的量设为目标单位排出量TPnf(=TPt/Tnf),将各燃料排出中的单位排出量TPn设为彼此相等的量。因此,在从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行1次燃料排出时所供给的燃料的量恒定,能够使得由于燃料的排出而产生的高压燃料配管34的燃料的压力变动的方式在各排出中为同样。
接下来,参照图8对内燃机的内燃机转速NE高的情况下的燃料的排出方式的例子进行说明。
要求喷射量算出部106在正时t811算出要求燃料喷射量Qt。当算出要求燃料喷射量Qt后,喷射时间算出部107基于要求燃料喷射量Qt和由压力传感器92检测出的当时的燃料压力Pr来算出燃料喷射的执行时间即喷射时间Fi。然后,喷射阀驱动部109在作为基于由曲轴角传感器95检测出的曲轴角CA而由喷射开始正时算出部108算出的喷射开始正时Fs的正时t812,开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射。喷射阀驱动部109在由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi的期间持续进行燃料喷射,在从正时t812经过了喷射时间Fi的正时t813结束燃料喷射。
目标排出量算出部114在从来自燃料喷射阀15的燃料喷射的结束正时Fe(正时t813)经过了收敛时间的正时t814算出目标排出量TPt。当像这样算出目标排出量TPt后,排出次数算出部116算出从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料时的所需排出次数Tnf。在该例子中,目标排出量TPt为最大排出量TPmax的1.2倍的量(TPt=1.2×TPmax)。因此,目标排出量TPt将所需排出次数Tnf算出为2次,单位排出量算出部117算出将目标排出量TPt除以“2”而得到的值作为目标单位排出量TPnf(=0.6×TPmax)。当像这样算出所需排出次数Tnf和目标单位排出量TPnf后,驱动量设定部118对来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的燃料的排出次数Tn和各排出中的单位排出量TPn进行设定。
为了明确本实施方式的优点,首先,对作为相对于本实施方式的比较例的、驱动量设定部118将与所需排出次数Tnf相同的数设定为排出次数Tn,将与目标单位排出量TPnf相同的量设定为单位排出量TPn的情况进行说明。
当设定排出次数Tn和单位排出量TPn后,泵驱动部119以使得在由排出开始正时算出部算出的排出开始正时Ts开始燃料排出的方式驱动高压燃料泵40。在该情况下,泵驱动部119在从燃料喷射的结束正时t813经过了上述准备时间的正时t815,从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行2次燃料排出。第1次燃料排出从正时t815起执行至经过相当于目标单位排出量TPnf的升程时间Ti的正时t816为止。泵驱动部119在从结束了第1次燃料排出的正时t816起经过了待机时间的正时t817开始第2次燃料排出。第2次燃料排出从正时t817起执行至经过升程时间Ti的正时t819为止。在该比较例中,将为了从高压燃料泵40以所需排出次数Tnf的次数进行目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes(=2×升程时间Ti+1×待机时间)与上述准备时间相加而得到的执行时间Tad超过了由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int。
在本实施方式中,在像这样执行时间Tad超过了喷射间隔Int的情况下,以使得该执行时间Tad不超过喷射间隔Int的方式对排出次数Tn和单位排出量TPn进行设定。
即,驱动量设定部118首先基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出为了以所需排出次数Tnf进行由单位排出量算出部117设定的目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes(=2×升程时间Ti+1×待机时间)。然后,算出将所需时间Tnes与上述准备时间相加而得到的时间作为执行时间Tad。在该情况下,执行时间Tad超过了由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int,所以驱动量设定部118基于喷射间隔Int,以使得来自高压燃料泵40的排出量成为最大的排出量的方式对排出次数Tn和单位排出量TPn进行设定。在该例子中,喷射间隔Int同将1次排出最大排出量TPmax的燃料时所需的所需时间与准备时间相加而得到的时间相等。因此,驱动量设定部118将排出次数Tn设定为1次,将单位排出量TPn设定为与最大排出量TPmax相等的量。此外,排出次数Tn和单位排出量TPn相对于喷射间隔Int的关系预先通过实验、模拟来求出并存储于控制装置100。
当像这样设定排出次数Tn和单位排出量TPn后,泵驱动部119以使得在由排出开始正时算出部算出的排出开始正时Ts(正时t815)开始燃料排出的方式驱动高压燃料泵40。在该情况下,泵驱动部119在从燃料喷射的结束正时t813经过了上述准备时间的正时t815,从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行1次燃料排出。燃料排出从正时t815起执行至经过相当于单位排出量TPn(=最大排出量TPmax)的升程时间Ti的正时t818为止。燃料排出的结束正时t818与下一燃料喷射的喷射开始正时Fs相同。因此,燃料排出在下一燃料喷射开始时结束。
像这样,在执行时间Tad超过喷射间隔Int的情况下,以使得执行时间Tad不超过喷射间隔Int的方式对排出次数Tn和单位排出量TPn进行设定。在从高压燃料泵40排出1次燃料时,与所排出的燃料量相应地需要相应的时间。另外,从高压燃料泵40排出燃料时所花费的时间也根据例如燃料的粘度等高压燃料泵40的动作特性而发生变化。在本实施方式中,基于排出次数Tn、单位排出量TPn及高压燃料泵40的动作特性而设定的执行时间Tad的上限,在燃料的喷射间隔Int短时,与燃料的喷射间隔Int长时相比短。因此,能够抑制执行时间Tad比燃料的喷射间隔Int长的情况。由此,能够在有限的期间即燃料的喷射间隔Int内完成燃料的排出。因此,能够在执行燃料喷射时抑制由于从高压燃料泵40进行燃料排出而产生的高压燃料配管34内的燃料压力的变动。
在本实施方式中,在目标排出量TPt少的情况下将排出次数Tn设定为1次,在目标排出量TPt多的情况下将排出次数Tn设定为多次。因此,在需要向高压燃料配管34供给大量的燃料时进行多次燃料排出,在不需要向高压燃料配管34供给那么多的燃料的情况下进行1次燃料排出。因此,能够合适地进行排出次数Tn的设定。
(第2实施方式)
参照图9对燃料泵的控制装置的第2实施方式进行说明。在本实施方式中,单位排出量TPn的设定方式与第1实施方式不同。对于与第1实施方式同样的构成标注共通的标号并省略说明。此外,在图9中,对于表示各动作的正时的“t”和其后续的3位数字,省略了对“t”和3位数字中的第1位数字“9”的记载。
如图9所示,要求喷射量算出部106在正时t911算出要求燃料喷射量Qt(1)。当算出要求燃料喷射量Qt(1)后,喷射时间算出部107基于要求燃料喷射量Qt(1)和由压力传感器92检测出的当时的燃料压力Pr来算出燃料喷射的执行时间即喷射时间Fi(1)。然后,喷射阀驱动部109在作为基于由曲轴角传感器95检测出的曲轴角CA而由喷射开始正时算出部108算出的喷射开始正时Fs的正时t912,开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射。喷射阀驱动部109在由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi的期间持续进行燃料喷射,在从正时t912经过了喷射时间Fi(1)的正时t913结束燃料喷射。
通过执行这样的燃料喷射,高压燃料配管34内的燃料压力Pr减少。并且,在燃料喷射结束的正时t913之后的一段时间内,燃料压力Pr产生变动。此外,从燃料喷射结束的正时t913到燃料压力Pr收敛于一定的值为止的时间为上述收敛时间。
目标排出量算出部114在从燃料喷射的结束正时Fe(正时t913)经过了收敛时间的正时t914算出目标排出量TPt(1)。目标排出量TPt(1)基于要求燃料喷射量Qt(1)和根据燃压偏差ΔP算出的排出反馈量TK来算出。
当算出目标排出量TPt(1)后,排出次数算出部116算出从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料时的所需排出次数Tnf。在该例子中,因为目标排出量TPt(1)小于基于高压燃料泵40的动作特性的最大排出量TPmax,所以将所需排出次数Tnf算出为1次。然后,单位排出量算出部117将目标排出量TPt(1)作为目标单位排出量TPnf来算出(TPnf=TPt(1))。当像这样算出所需排出次数Tnf和目标单位排出量TPnf后,驱动量设定部118对来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的燃料的排出次数Tn和各排出中的单位排出量TPn进行设定。
驱动量设定部118首先基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出为了以所需排出次数Tnf进行由单位排出量算出部117设定的目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes(=升程时间Ti)。然后,算出将所需时间Tnes与上述准备时间相加而得到的时间作为执行时间Tad。因为执行时间Tad为由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int(1)以下,所以作为排出次数Tn,驱动量设定部118设定与所需排出次数Tnf相同的数,将各排出中的单位排出量TPn设定为与目标单位排出量TPnf相同的量。
之后,泵驱动部119以使得从由排出开始正时算出部算出的排出开始正时Ts执行燃料排出的方式驱动高压燃料泵40。在该情况下,泵驱动部119在从燃料喷射的结束正时t913经过了上述准备时间的正时t915,从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行1次燃料排出。燃料排出从正时t915起执行至经过相当于目标单位排出量TPnf的升程时间Ti的正时t916。
通过执行这样的燃料排出,高压燃料配管34内的燃料压力Pr增大。在正时t916燃料的排出结束,但在之后的一段时间内,高压燃料配管34内的燃料产生压力变动。燃料的压力变动具有来自高压燃料泵40的单位排出量TPn越多则越大的倾向。通过从燃料排出结束的正时t916经过预定的时间,燃料压力Pr收敛于目标燃压Pt。
之后,在燃料压力Pr收敛于一定的值后的正时t917,要求喷射量算出部106算出下一燃料喷射中的要求燃料喷射量Qt(2)。要求燃料喷射量Qt(2)比要求燃料喷射量Qt(1)多(Qt(2)>Qt(1))。当算出要求燃料喷射量Qt(2)后,喷射时间算出部107基于要求燃料喷射量Qt(2)和由压力传感器92检测出的当时的燃料压力Pr来算出燃料喷射的执行时间即喷射时间Fi(2)。此外,在正时t917,燃料压力Pr与目标燃压Pt相等。喷射阀驱动部109在作为喷射开始正时Fs的正时t918,开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射。喷射阀驱动部109在由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi的期间持续进行燃料喷射,在从正时t918经过了喷射时间Fi(2)的正时t919结束燃料喷射。
通过执行这样的燃料喷射,高压燃料配管34内的燃料压力Pr减少。在从正时t918到正时t919为止的之后的燃料喷射中,与从正时t912到正时t913为止的之前的燃料喷射相比,喷射较多的燃料。因此,在燃料喷射结束的正时t919,与之前的燃料喷射相比,燃料压力降低。另外,因为所喷射的燃料量多,所以在燃料喷射结束后产生的燃料的压力变动也比之前的燃料喷射大。因此,与之前的燃料喷射中的收敛时间相比,之后的燃料喷射中的收敛时间长。
目标排出量算出部114在从燃料喷射的结束正时Fe(正时t919)经过了收敛时间的正时t920算出目标排出量TPt(2)。目标排出量TPt(2)基于要求燃料喷射量Qt(2)和根据燃压偏差ΔP算出的排出反馈量TK来算出。在即将在正时t918执行燃料喷射之前,实际的燃料压力Pr与目标燃压Pt相等而没有产生背离。另一方面,要求燃料喷射量Qt(2)比要求燃料喷射量Qt(1)多。在图9所示的例子中,将目标排出量TPt(2)算出为比目标排出量TPt(1)多的值。
当算出目标排出量TPt(2)后,排出次数算出部116算出所需排出次数Tnf。在该例子中,目标排出量TPt(2)为基于高压燃料泵40的动作特性的最大排出量TPmax以上且小于最大排出量TPmax的2倍的量,所以将所需排出次数Tnf算出为2次。
本实施方式的单位排出量算出部117像以下那样算出目标单位排出量TPnf。即,单位排出量算出部117将多次燃料排出中的最初的目标单位排出量TPnf、即第1次目标单位排出量TPnf(1)算出为与最大排出量TPmax相同的量(TPnf(1)=TPmax)。并且,将多次燃料排出中的以后的目标单位排出量TPnf、即第2次目标单位排出量TPnf(2)算出为与从目标排出量TPt(2)减去最大排出量TPmax而得到的量相同的量(TPnf(2)=TPt-TPmax)。
当像这样算出所需排出次数Tnf和目标单位排出量TPnf后,驱动量设定部118对来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的燃料的排出次数Tn和各排出中的单位排出量TPn进行设定。
驱动量设定部118首先基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出为了以所需排出次数Tnf进行由单位排出量算出部117设定的目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes。在该情况下,所需时间Tnes是与排出目标单位排出量TPnf(1)的燃料时所花费的升程时间Ti(1)、待机时间、以及排出目标单位排出量TPnf(2)的燃料时所花费的升程时间Ti(2)之和相等的时间。然后,算出将所需时间Tnes与上述准备时间相加而得到的时间作为执行时间Tad。因为执行时间Tad为由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int(2)以下,所以作为排出次数Tn,驱动量设定部118设定与所需排出次数Tnf相同的数,并且将第1次燃料排出中的单位排出量TPn(1)设定为与目标单位排出量TPnf(1)相同的量,将第2次燃料排出中的单位排出量TPn(2)设定为与目标单位排出量TPnf(2)相同的量。
之后,泵驱动部119以使得在由排出开始正时算出部算出的排出开始正时Ts开始燃料排出的方式驱动高压燃料泵40。在该情况下,泵驱动部119在从燃料喷射的结束正时t919经过了上述准备时间的正时t921,从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行2次燃料排出。第1次燃料排出从正时t921起执行至经过相当于目标单位排出量TPnf(1)的升程时间Ti(1)的正时t922为止。泵驱动部119在从结束了第1次燃料排出的正时t922经过了待机时间的正时t923开始第2次燃料排出。第2次燃料排出从正时t923起执行至经过相当于目标单位排出量TPnf(2)的升程时间Ti(2)的正时t924为止。第1次升程时间Ti(1)比第2次升程时间Ti(2)长。
之后,在燃料排出结束后的正时t925,要求喷射量算出部106算出下一燃料喷射中的要求燃料喷射量Qt(3),之后进行燃料喷射。
像这样,在本实施方式中,基于与内燃机10的运转状态相关的要求燃料喷射量Qt来控制来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的来自高压燃料泵40的燃料的排出次数Tn和单位排出量TPn。根据从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出的燃料的量,高压燃料配管34内的燃料的压力变动的大小产生变化。通过基于内燃机10的运转状态来控制来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的燃料泵的排出次数Tn和单位排出量TPn,在从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出目标排出量TPt的燃料时,能够实现考虑到由来自高压燃料泵40的燃料的排出引起的高压燃料配管34内的燃料的压力变动的影响并且难以产生高压燃料配管34中的燃料的过剩、不足的燃料的供给。另外,由于能够与内燃机10的运转状态相应地在燃料喷射与下一燃料喷射之间进行多次燃料排出,所以也能够不拘泥于在高压燃料泵40的1次燃料排出中在设计上能够实现的排出量的最大值即最大设计排出量地,向高压燃料配管34供给与目标排出量TPt相符的量的燃料。因此,能够有助于高压燃料配管34中的燃料压力Pr的控制性的提高。
在多次进行燃料排出时,将最初的单位排出量TPn设为与最大排出量TPmax相同的量,将其以后的单位排出量设为比最大排出量TPmax少的量。在该情况下,如图9所示,在第1次燃料排出结束的正时t922之后燃料压力Pr比较大幅地增大,从而其燃料压力的变动变大。另一方面,在之后的第2次燃料排出中,在第2次燃料排出结束的正时t924之后燃料压力Pr没有那么大程度地上升,燃料的压力变动比第1次燃料排出少。像这样,在反复执行燃料排出的情况下,通过使由最后的燃料排出引起的燃料的压力变动的大小小于由最初的燃料排出引起的燃料的压力变动的大小,能够谋求燃料的压力变动中的变动期的缩短。
(第3实施方式)
参照图10和图11对燃料泵的控制装置的第3实施方式进行说明。在本实施方式中,高压燃料泵40的驱动方式与第1实施方式不同。对与第1实施方式同样的构成标注共通的标号并省略说明。
如图10所示,燃料泵的控制装置300具有作为功能部的、目标转速算出部101、目标转矩算出部102、目标燃压算出部103、燃压偏差算出部104、喷射反馈量算出部105、要求喷射量算出部106、喷射时间算出部107、喷射开始正时算出部108、及喷射阀驱动部109。另外,控制装置300具有目标节气门开度算出部110、节气门驱动部111、喷射间隔算出部112、排出开始正时算出部113、目标排出量算出部114、泵特性学习部115、排出次数算出部116、第1单位排出量算出部301、驱动量设定部118、及第1泵驱动部302。
目标转速算出部101、目标转矩算出部102、目标燃压算出部103、燃压偏差算出部104、喷射反馈量算出部105、要求喷射量算出部106、喷射时间算出部107、喷射开始正时算出部108、及喷射阀驱动部109的功能与第1实施方式的是同样的。另外,目标节气门开度算出部110、节气门驱动部111、喷射间隔算出部112、排出开始正时算出部113、目标排出量算出部114、泵特性学习部115、排出次数算出部116、及驱动量设定部118的功能也与第1实施方式的是同样的。
第1单位排出量算出部301具有与第1实施方式中的单位排出量算出部117同样的功能。另外,第1泵驱动部302具有与第1实施方式中的泵驱动部119同样的功能。
由喷射间隔算出部112、排出开始正时算出部113、目标排出量算出部114、泵特性学习部115、排出次数算出部116、第1单位排出量算出部301、驱动量设定部118、及第1泵驱动部302构成了喷射间排出控制执行部303。喷射间排出控制执行部303执行喷射间排出控制,即在来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的预定的正时从高压燃料泵40向高压燃料配管34执行燃料排出。
另外,控制装置300具有个别控制执行部304和控制切换部305。
个别控制执行部304执行以固定周期反复进行来自高压燃料泵40的燃料的排出的个别控制。在个别控制中,与来自燃料喷射阀15的燃料喷射的正时无关地进行燃料排出。个别控制执行部304具有作为功能部的、排出周期存储部306、第2单位排出量算出部307、及第2泵驱动部308。
排出周期存储部306存储有对高压燃料泵40执行通电控制的周期即通电周期。在本实施方式中,通电周期是固定周期,并且以成为比喷射间排出控制中的高压燃料泵40的驱动周期快的周期的方式预先通过实验、模拟来求出并进行存储。
第2单位排出量算出部307算出在个别控制中从高压燃料泵40每1次排出的燃料量即单位排出量TPn。第2单位排出量算出部307以使得在蓄电池电压高时与该蓄电池电压低时相比单位排出量TPn多的方式算出单位排出量TPn。在本实施方式中,将单位排出量TPn设定为与最大排出量TPmax相同的量。
第2泵驱动部308基于由第2单位排出量算出部307算出的单位排出量TPn和存储于排出周期存储部306的通电周期来执行向高压燃料泵40的通电控制,从而不考虑来自燃料喷射阀15的燃料喷射的正时地,驱动高压燃料泵40。
控制切换部305在个别控制的开始条件成立了时,将高压燃料泵40的驱动控制从喷射间排出控制切换为个别控制。在控制切换部305中,将由燃压偏差算出部104算出的燃压偏差ΔP为预定压力以上设定为开始条件。即,在燃压偏差ΔP为预定压力以上时,高压燃料泵40的驱动控制切换为个别控制,在燃压偏差ΔP小于预定压力时,高压燃料泵40的驱动控制切换为喷射间排出控制。将预定压力设定为与在执行了喷射间排出控制时燃料压力Pr上升至目标燃压Pt为止花费相应的时间(例如几秒钟)的情况下的燃压偏差ΔP相同的值。预定压力预先通过实验、模拟来求出并存储于控制装置300。
参照图11对本实施方式的作用和效果进行说明。在本实施方式中,尤其能够获得以下的作用和效果。此外,在图11中,对于表示各动作的正时的“t”和其后续的4位数字,省略了对“t”和4位数字中的前2位数字“11”的记载。在图11中,以内燃机10的起动时的燃料喷射阀15和高压燃料泵40的驱动控制为例进行说明。
在内燃机10刚起动后的正时t1111,处于高压燃料配管34内的燃料压力Pr低的状态。因此,在起动内燃机10时算出的目标燃压Pt与燃料压力Pr的燃压偏差ΔP为预定压力以上。因此,控制切换部305将高压燃料泵40的驱动控制设定为个别控制。
在个别控制中,第2泵驱动部308以存储于排出周期存储部306的通电周期,以使得单位排出量TPn成为由第2单位排出量算出部307算出的单位排出量TPn的方式进行通电控制。即,第2泵驱动部308从正时t1111起在相当于单位排出量TPn的升程时间Ti中反复执行来自高压燃料泵40的燃料排出。通过个别控制,不考虑来自燃料喷射阀15的燃料喷射的正时地,从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料。
因此,燃料压力Pr朝向目标燃压Pt快速上升。然后,当燃料压力Pr上升至接近目标燃压Pt的压力时,在燃压偏差ΔP变得小于预定压力的正时t1112,控制切换部305将高压燃料泵40的驱动控制从个别控制切换为喷射间排出控制。
在喷射间排出控制中,像以下那样驱动高压燃料泵40。
即,在内燃机10起动后,当燃料压力Pr增大至目标燃压Pt时,在之后的正时t1113执行来自燃料喷射阀15的燃料喷射。通过反复执行这样的燃料喷射,燃料压力Pr减少。
目标排出量算出部114在从燃料喷射的结束正时Fe(正时t1114)经过了收敛时间的正时t1115算出目标排出量TPt(1)。目标排出量TPt(1)基于从正时t1113到正时t1114为止的燃料喷射中的要求燃料喷射量Qt(1)和根据燃压偏差ΔP算出的排出反馈量TK来算出。
当像这样算出目标排出量TPt(1)后,排出次数算出部116算出从高压燃料泵40向高压燃料配管34排出燃料时的所需排出次数Tnf。在该例子中,因为目标排出量TPt(1)小于基于高压燃料泵40的动作特性的最大排出量TPmax,所以将所需排出次数Tnf算出为1次。然后,第1单位排出量算出部301将目标排出量TPt(1)作为目标单位排出量TPnf来算出(TPnf=TPt(1))。当像这样算出所需排出次数Tnf和目标单位排出量TPnf后,驱动量设定部118对来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的燃料的排出次数Tn和各排出中的单位排出量TPn进行设定。
驱动量设定部118首先基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出为了以所需排出次数Tnf进行由第1单位排出量算出部301设定的目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes(=升程时间Ti)。然后,算出将所需时间Tnes与上述准备时间相加而得到的时间作为执行时间Tad。因为执行时间Tad为由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int(1)以下,所以作为排出次数Tn,驱动量设定部118设定与所需排出次数Tnf相同的数,将各排出中的单位排出量TPn设定为与目标单位排出量TPnf相同的量。
之后,第1泵驱动部302以使得从由排出开始正时算出部算出的排出开始正时Ts起执行燃料排出的方式驱动高压燃料泵40。在该情况下,第1泵驱动部302在从燃料喷射的结束正时t1114经过了上述准备时间的正时t1116,从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行1次燃料排出。燃料排出从正时t1116起执行至经过相当于目标单位排出量TPnf的升程时间Ti的正时t1117为止。由此,在来自燃料喷射阀15的燃料喷射结束后,到下一燃料喷射开始为止的期间中的预定的正时即排出开始正时Ts,进行来自高压燃料泵40的燃料排出。通过执行这样的燃料排出,高压燃料配管34内的燃料压力Pr增大。
之后,在正时t1118开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射。通过执行燃料喷射,高压燃料配管34内的燃料压力Pr减少。在从正时t1118到正时t1119为止的之后的燃料喷射中,与从正时t1113到正时t1114为止的之前的燃料喷射相比,喷射较多的燃料。因此,在燃料喷射结束的正时t1119,与之前的燃料喷射相比,燃料压力降低。在正时t1119,燃料压力Pr与目标燃压Pt的燃压偏差ΔP小于预定值,所以继续进行喷射间排出控制。
目标排出量算出部114在从燃料喷射的结束正时Fe(正时t1119)经过了收敛时间的正时t1120算出目标排出量TPt(2)。目标排出量TPt(2)基于之后的喷射中的要求燃料喷射量Qt(2)和根据燃压偏差ΔP算出的排出反馈量TK来算出。因为要求燃料喷射量Qt(2)比要求燃料喷射量Qt(1)多,所以将目标排出量TPt(2)算出为比目标排出量TPt(1)多的值。
当算出目标排出量TPt(2)后,排出次数算出部116算出所需排出次数Tnf。在该例子中,目标排出量TPt(2)为基于高压燃料泵40的动作特性的最大排出量TPmax以上且小于最大排出量TPmax的2倍的量,所以将所需排出次数Tnf算出为2次。然后,第1单位排出量算出部301算出将目标排出量TPt(2)除以“2”而得到的值作为目标单位排出量TPnf(TPnf=TPt(2)/2)。当像这样算出所需排出次数Tnf和目标单位排出量TPnf后,驱动量设定部118对来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间的排出次数Tn和各排出中的单位排出量TPn进行设定。
驱动量设定部118首先基于由泵特性学习部115学习到的高压燃料泵40的动作特性来算出为了以所需排出次数Tnf进行由第1单位排出量算出部301设定的目标单位排出量TPnf的燃料排出所需的所需时间Tnes(=2×升程时间Ti+1×待机时间)。然后,算出将所需时间Tnes与上述准备时间相加而得到的时间作为执行时间Tad。因为执行时间Tad为由喷射间隔算出部112算出的喷射间隔Int(2)以下,所以作为排出次数Tn,驱动量设定部118设定与所需排出次数Tnf相同的数,将各排出中的单位排出量TPn设定为与目标单位排出量TPnf相同的量。
之后,第1泵驱动部302以使得在由排出开始正时算出部算出的排出开始正时Ts开始燃料排出的方式驱动高压燃料泵40。在该情况下,第1泵驱动部302在从燃料喷射的结束正时t1119经过了上述准备时间的正时t1121,从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行2次燃料排出。第1次燃料排出从正时t1121起执行至经过相当于目标单位排出量TPnf的升程时间Ti的正时t1122为止。第1泵驱动部302在从结束了第1次燃料排出的正时t1122经过了待机时间的正时t1123开始第2次燃料排出。第2次燃料排出从正时t1123起执行至经过升程时间Ti的正时t1124为止。第1次升程时间与第2次升程时间相等。像这样,在来自燃料喷射阀15的燃料喷射结束后,到下一燃料喷射开始为止的期间中的预定的正时即排出开始正时Ts,进行来自高压燃料泵40的燃料排出。
另外,在正时t1125内燃机的运转状态发生变化而由目标燃压算出部103算出的目标燃压Pt增大了时,与此相伴地目标燃压Pt与燃料压力Pr的燃压偏差ΔP变大。在图11中,伴随于这样的目标燃压Pt的增大,ΔP成为预定压力以上。因此,控制切换部305将高压燃料泵40的驱动控制从喷射间排出控制切换为个别控制。结果,从正时t1125起,到燃料压力Pr上升至接近目标燃压Pt的压力为止,第2泵驱动部308执行向高压燃料泵40的通电控制。在个别控制中,如上所述,第2泵驱动部308以存储于排出周期存储部306的通电周期,以使得单位排出量TPn成为由第2单位排出量算出部307算出的单位排出量TPn的方式进行向高压燃料泵40的通电控制。由此,与来自燃料喷射阀15的燃料喷射的正时无关地,反复进行来自高压燃料泵40的燃料排出。个别控制中的高压燃料泵40的驱动周期比喷射间排出控制中的高压燃料泵40的驱动周期快。在喷射间排出控制中,隔着来自燃料喷射阀15的燃料喷射的正时而执行的2次燃料排出的开始的间隔(例如正时t1116到正时t1121的时间)成为高压燃料泵40的驱动周期,与此相对,在个别控制中间歇执行的燃料排出的开始的间隔(例如正时t1125到正时t1126的时间)成为高压燃料泵40的驱动周期。因此,个别控制中的燃料的排出间隔比喷射间排出控制中的燃料的排出间隔短。因此,在个别控制中,与喷射间排出控制相比,能够提高向高压燃料配管34内的燃料的供给频率,能够使燃料压力Pr快速上升至目标燃压Pt。
在本实施方式中,在个别控制中在蓄电池电压高时,与该蓄电池电压低时相比使单位排出量TPn增大。因此,在通过个别控制以固定周期反复进行燃料的排出的情况下,能够以考虑了蓄电池电压的合适的排出量驱动高压燃料泵40。
上述各实施方式可以像以下那样进行变更来实施。上述各实施方式和以下的变更例可以在技术上不矛盾的范围内彼此进行组合来实施。
·在第3实施方式中,控制切换部305在燃压偏差ΔP为预定压力以上时设为开始条件成立,将高压燃料泵40的驱动控制设定为个别控制。开始条件不限于此。例如,也可以将燃压偏差ΔP为预定压力以上、和处于内燃机10起动时这两个设为开始条件。在该情况下,在燃压偏差ΔP为预定压力以上且处于内燃机10起动时的情况下设定为个别控制。
另外,控制切换部305不拘泥于燃压偏差ΔP是否为预定压力以上,也可以采用在处于内燃机10起动时的情况下设定为个别控制这样的构成。
·在第3实施方式中,对在控制切换部305中仅使用1个预定压力作为用于判定高压燃料泵40的驱动控制的切换的判定值的例子进行了说明,但驱动控制的切换方式不限于此。即,也可以是,用于判定从喷射间排出控制向个别控制的切换的判定值与用于判定从个别控制向喷射间排出控制的切换的判定值不同。在该情况下,例如可以采用如下构成:在燃压偏差ΔP为第1预定压力以上时从喷射间排出控制切换为个别控制,并且在燃压偏差ΔP变得小于比第1预定压力小的第2预定压力时从个别控制切换为喷射间排出控制。
·在第3实施方式中,第2单位排出量算出部307在蓄电池电压高时,与该蓄电池电压低时相比,将执行着个别控制时的单位排出量TPn算出得多,但也可以省略这样的构成。即,也可以将不根据蓄电池电压发生变化的排出量作为单位排出量TPn而算出。
·在上述各实施方式中,目标排出量算出部114也可以基于要求燃料喷射量Qt以外的参数来算出目标排出量TPt。例如,目标排出量算出部114也可以基于由曲轴角传感器95检测出的内燃机10的内燃机转速NE或内燃机10的负荷等来算出目标排出量TPt。即使是这样的构成,也能够基于内燃机的运转状态来算出目标排出量TPt。此外,在基于内燃机10的内燃机转速NE算出目标排出量TPt的情况下,可以以使得在内燃机转速NE高时,与该内燃机转速NE低时相比,目标排出量TPt多的方式算出目标排出量TPt。另外,在基于内燃机10的负荷算出目标排出量TPt的情况下,以使得在负荷高时,与该负荷低时相比,目标排出量TPt多的方式算出目标排出量TPt即可。
另外,目标排出量算出部114也可以适当变更算出目标排出量TPt的正时。例如,目标排出量算出部114也可以不考虑收敛时间,在燃料喷射结束的正时算出目标排出量TPt。
·在上述各实施方式中,排出次数算出部116也可以基于目标排出量TPt以外的参数来算出所需排出次数Tnf。例如,排出次数算出部116也可以基于由曲轴角传感器95检测出的内燃机10的内燃机转速NE或内燃机10的负荷来算出所需排出次数Tnf。在基于内燃机10的内燃机转速NE来算出所需排出次数Tnf的情况下,可以以使得在内燃机转速NE高时,与该内燃机转速NE低时相比,所需排出次数Tnf多的方式算出所需排出次数Tnf。另外,在基于内燃机10的负荷算出所需排出次数Tnf的情况下,可以以使得在负荷高时,与该负荷低时相比,所需排出次数Tnf多的方式算出所需排出次数Tnf。
另外,在排出次数算出部116中,也可以不是根据内燃机的运转状态算出所需排出次数Tnf,而是将预先设定的固定的次数作为所需排出次数Tnf来算出。在采用该构成的情况下,与上述实施方式同样,利用燃料喷射阀15中的燃料的喷射间隔Int来限制执行时间Tad的上限。由此,基于内燃机的运转状态来控制燃料的排出次数Tn和单位排出量TPn。
以下,对将所需排出次数Tnf作为固定值来算出的情况下的排出次数Tn和单位排出量TPn的设定方式进行说明。此外,在以下的例子中将所需排出次数Tnf设定为了3次。
如图12所示,在排出次数算出部116中将3次设定为了固定的次数。另外,在该例子中,目标排出量TPt为最大排出量TPmax的1.5倍的量,将进行燃料排出时的单位排出量TPn设定为了最大排出量TPmax的一半的量(=1/2×TPmax)。
如图12所示,在正时t1211开始的燃料排出中,执行时间Tad比燃料的喷射间隔Int(1)短。因此,作为排出次数Tn,设定3次,进行3次燃料排出。
另一方面,当内燃机的转速变高而喷射间隔Int(2)变得比Int(1)短时,如图12的双点划线所示,在正时t1212开始的燃料排出的执行时间Tad变得比燃料的喷射间隔Int(2)长。在该情况下,基于喷射间隔Int(2)来设定排出次数Tn和单位排出量TPn。在该例子中,作为排出次数Tn,设定2次,作为单位排出量TPn,设定最大排出量TPmax的0.75倍的量。然后,以基于喷射间隔Int(2)算出的排出次数Tn和单位排出量TPn来进行燃料排出。像这样,即使所需排出次数Tnf为固定的次数,也能够根据与内燃机10的运转状态相应地发生变化的喷射间隔Int来设定执行时间Tad的上限。由此,基于内燃机10的运转状态来控制排出次数Tn和单位排出量TPn。
·在根据燃料喷射阀15中的燃料的喷射间隔Int设定了执行时间Tad的上限的情况下,有时,也以比目标排出量TPt少的量执行燃料排出。因此,在上述各实施方式中也可以采用如下控制方式:在由于限制执行时间Tad的上限而该执行时间Tad变得与燃料的喷射间隔Int相同的状况持续产生了预定时间的情况下,执行与燃料喷射的正时无关地执行燃料排出的个别控制。在采用了这样的构成的情况下,在执行个别控制而燃料压力Pr相应地增高了时,从个别控制切换为喷射间排出控制,基于燃料喷射的正时进行燃料排出即可。在这样的构成中,即使在采用了限制执行时间Tad的上限的构成的情况下,也能够抑制高压燃料配管34内的燃料压力Pr的降低。
·在上述各实施方式中也可以设为不根据燃料喷射阀15中的燃料的喷射间隔Int设定执行时间Tad的上限的构成。
·不一定需要学习高压燃料泵40的动作特性。
·虽然在上述各实施方式中对将排出次数Tn设定为了1次或2次的例子进行了说明,但排出次数Tn当然也可以设定为3次以上。
·在来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间从高压燃料泵40向高压燃料配管34进行多次燃料排出的情况下的单位排出量TPn的设定方式不限于上述各实施方式。例如也可以是,将多次燃料排出中的最后的燃料排出中的单位排出量TPn设为与高压燃料泵40的最大排出量TPmax相同的量,将多次燃料排出中的除最后的燃料排出以外的其他燃料排出中的单位排出量TPn设为比最大排出量TPmax少的量。另外也可以是,在来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间进行3次以上的燃料排出的情况下,将多次燃料排出中的最初与最后的燃料排出中的单位排出量TPn设为比高压燃料泵40的最大排出量TPmax少的量,将多次燃料排出中的除最初与最后的燃料排出以外的其他燃料排出中的单位排出量TPn设为与最大排出量TPmax相同的量。进而,也可以是,越是多次燃料排出中的正时迟的燃料排出,则使单位排出量TPn越少,还可以是,越是正时迟的燃料排出,则使单位排出量TPn越多。另外也可以是,将多次燃料排出中的各单位排出量TPn设为比高压燃料泵40的最大排出量TPmax少的量,并且将各单位排出量TPn设定为彼此不同的量。
·喷射开始正时算出部108算出成为压缩上止点之前的预定的曲轴角的固定的正时作为喷射开始正时Fs,但也可以不将喷射开始正时Fs设定为固定的正时,而是根据内燃机10的运转状态来进行设定。例如,喷射开始正时算出部108也可以基于由要求喷射量算出部106算出的要求燃料喷射量Qt、由喷射时间算出部107算出的喷射时间Fi、以及由曲轴角传感器95检测出的内燃机转速NE来算出从各燃料喷射阀15开始燃料喷射的正时即喷射开始正时Fs。在该情况下,关于燃料喷射阀15中的各喷射开始正时Fs,以使得在配置有该燃料喷射阀15的汽缸的点火正时之前完成要求燃料喷射量Qt的燃料喷射的方式算出各喷射开始正时Fs即可。
·在上述各实施方式中,排出开始正时算出部113算出从燃料喷射的结束正时Fe经过了预定的准备时间的正时作为排出开始正时Ts。排出开始正时Ts的算出可以适当进行变更。例如,也可以算出从燃料喷射的结束正时Fe经过了收敛时间的正时作为排出开始正时Ts。在该情况下,在与通过目标排出量算出部114算出目标排出量TPt的正时相同的正时执行燃料的排出。另外,也可以在燃料喷射的结束正时Fe之前算出目标排出量TPt的构成中,不考虑准备时间地,将燃料喷射的结束正时Fe作为排出开始正时Ts来算出。在该情况下,在燃料喷射结束的正时开始燃料排出。另外,排出开始正时算出部113也可以将从燃料喷射开始起到结束为止的燃料的喷射期间内的正时作为排出开始正时Ts来算出。
·在上述各实施方式中,将喷射间隔Int作为从燃料喷射结束起到下一燃料喷射开始为止的时间来算出。喷射间隔Int的算出方式不限于此。例如,也可以将从燃料喷射开始起到下一燃料喷射开始为止的时间、从燃料喷射开始起到下一燃料喷射结束为止的时间、以及从燃料喷射结束起到下一燃料喷射结束为止的时间作为喷射间隔Int来算出。
·在上述各实施方式中,对将来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间设为了从燃料喷射结束起到下一燃料喷射开始为止的期间的例子进行了说明,但来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间不限于仅该含义。即,来自燃料喷射阀15的燃料喷射与下一燃料喷射之间是指包括从燃料喷射结束起到下一燃料喷射结束为止的期间、从燃料喷射开始起到下一燃料喷射开始为止的期间、以及从燃料喷射开始起到下一燃料喷射结束为止的期间等的概念。
·也可以通过高压燃料泵40来吸引燃料箱31内的燃料。在该情况下,可以省略低压燃料泵32、低压燃料配管33。
·高压燃料泵40的构成可以适当地变更。例如,柱塞75也可以包括:圆棒部,由与磁性材料不同的材料构成,插通于缸孔57;和磁性部,连结于该圆棒部的一端,由磁性材料构成。并且,也可以采用如下构成:利用通过向线圈85通电而产生的磁场使该磁性部移动,从而使柱塞75变位来改变加压室78的容积。另外,也可以设为在柱塞75不设置凸条75B的构成。总之,只要是能够通过进行通电使柱塞75往复移动,并且通过使柱塞75往复移动来实现吸引燃料的吸引功能和对所吸引的燃料进行加压并将其排出的排出功能的燃料泵,那么就可以应用与上述各实施方式同样的燃料泵的控制装置。
·燃料泵的控制装置100、300具有控制燃料喷射阀15的驱动的功能、控制节气门21的驱动的功能。可以使与燃料泵的控制装置100、300不同的控制部具有这些功能。在该情况下,通过使控制装置100、300与控制部构成为能够进行通信,彼此收发所需要的信息,能够与上述各实施方式同样地控制燃料泵的驱动。
·作为控制装置,不限于具备CPU、ROM及RAM并且执行软件处理的控制装置。例如,也可以具备对在上述各实施方式中执行的软件处理中的至少一部分进行处理的专用的硬件电路(例如ASIC等)。即,控制装置为以下的(a)~(c)中的任一构成即可。(a)具备按照程序执行上述处理中的所有处理的处理装置和存储程序的ROM等程序储存装置。(b)具备按照程序执行上述处理中的一部分的处理装置和程序储存装置、以及执行剩余的处理的专用的硬件电路。(c)具备执行上述处理中的所有处理的专用的硬件电路。在此,具备处理装置和程序储存装置的软件处理电路、专用的硬件电路也可以是多个。即,上述处理由具备1个或多个软件处理电路与1个或多个专用的硬件电路中的至少一方的处理电路(processingcircuitry)来执行即可。
Claims (10)
1.一种燃料泵的控制装置,是应用于内燃机的电动式的燃料泵的控制装置,所述内燃机具备构成为向汽缸内喷射燃料的燃料喷射阀,所述燃料泵构成为向连结于所述燃料喷射阀的燃料配管供给燃料,
所述燃料泵具备缸、构成为在所述缸内滑动的可动件、以及构成为使所述可动件移动的电动致动器,
所述控制装置构成为,为了使所述可动件往复移动而对所述电动致动器执行通电控制,由此使所述燃料泵进行燃料的吸引和燃料的排出,
所述控制装置构成为,基于所述内燃机的运转状态来控制在来自所述燃料喷射阀的燃料喷射与下一燃料喷射之间从所述燃料泵向所述燃料配管排出燃料的次数即排出次数、和来自所述燃料泵的1次燃料排出中的燃料量即单位排出量。
2.根据权利要求1所述的燃料泵的控制装置,
所述控制装置构成为,
在从所述燃料泵向所述燃料配管的燃料的排出量的目标值即目标排出量比规定量少的情况下将所述排出次数设定为1次,
在所述目标排出量为所述规定量以上的情况下将所述排出次数设定为多次。
3.根据权利要求1所述的燃料泵的控制装置,
所述控制装置构成为,在将所述排出次数设定为多次的情况下,将该多次燃料排出中的各所述单位排出量设定为比在所述燃料泵的1次燃料排出中能够实现的排出量的最大值即最大排出量少的量。
4.根据权利要求1所述的燃料泵的控制装置,
所述控制装置构成为,在将所述排出次数设定为多次的情况下,将该多次燃料排出中的各所述单位排出量设定为彼此相等的量。
5.根据权利要求1所述的燃料泵的控制装置,
所述控制装置构成为,在将所述排出次数设定为多次的情况下,将该多次燃料排出中的第2次以后的燃料排出中的所述单位排出量设定为比所述多次燃料排出中的最初的燃料排出中的所述单位排出量少的量。
6.根据权利要求1所述的燃料泵的控制装置,
所述控制装置构成为,在所述通电控制中,基于所述燃料泵的动作特性来算出所述单位排出量。
7.根据权利要求1所述的燃料泵的控制装置,
所述控制装置构成为,
基于所述排出次数、所述单位排出量以及所述燃料泵的动作特性来设定所述燃料泵为了完成燃料排出所需的时间即执行时间,并且,
在来自所述燃料喷射阀的燃料喷射与下一燃料喷射之间的期间即喷射间隔短时,与该喷射间隔长时相比,使所述执行时间的上限变短。
8.根据权利要求1所述的燃料泵的控制装置,
所述控制装置构成为,在包括所述燃料配管内的燃料压力的实际值与所述燃料配管内的燃料压力的目标值之差为预定压力以上的开始条件成立时,执行使所述燃料泵以固定周期反复进行燃料的排出的个别控制。
9.根据权利要求8所述的燃料泵的控制装置,
所述控制装置构成为,在所述个别控制中,在向所述电动致动器供给电力的蓄电池的电压高时,使所述单位排出量与该电压低时相比增大。
10.一种燃料泵的控制方法,是应用于内燃机的电动式的燃料泵的控制方法,所述内燃机具备构成为向汽缸内喷射燃料的燃料喷射阀,所述燃料泵构成为向连结于所述燃料喷射阀的燃料配管供给燃料,所述燃料泵具备缸、构成为在所述缸内滑动的可动件、以及构成为使所述可动件移动的电动致动器,所述控制方法包括:
为了使所述可动件往复移动而对所述电动致动器执行通电控制,由此使所述燃料泵进行燃料的吸引和燃料的排出;和
基于所述内燃机的运转状态来控制在来自所述燃料喷射阀的燃料喷射与下一燃料喷射之间从所述燃料泵向所述燃料配管排出燃料的次数即排出次数、和来自所述燃料泵的1次燃料排出中的燃料量即单位排出量。
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