CN1991150A - 燃料喷射控制器 - Google Patents
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Abstract
在燃料喷射量和燃料压力的实际值与代表点不一致的情况下,使用多个代表点的学习值来进行内插过程。在内插过程期间,计算机(30)确定学习次数是否超出预定次数N。当学习次数少于次数N时,所述代表点处的学习值由实际值的代表点处的学习值替代。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射控制器,其用于学习并且存储致动器运行特性相对于参考量的偏差量,所述致动器用于燃料喷射控制。所述偏差量是相对于利用用于计算燃料喷射控制的参数分割的多个区域来计算的。
背景技术
在多缸发动机中,每个燃料喷射阀在其燃料喷射特性方面均具有差别,这会造成发动机曲轴的不稳定转动。每个燃料喷射阀的燃料喷射特性与参考燃料喷射特性之间的偏差量被学习,以便使曲轴的转速一致,其是通过每个气缸中的每次燃料喷射来获得的。DE-19527218B4示出了这种控制系统。
所述偏差量是依照提供给燃料喷射阀的燃料压力来改变的。JP-2003-254139A示出了相对于通过燃料压力定义的多个区域来学习偏差量。所述偏差量是依照燃料压力来学习的,从而燃料喷射阀被适当地操作来补偿偏差量。当所述燃料喷射阀以该偏差量操作时,通常使用内插过程。在该内插过程中,相对于每个区域来定义代表点。在代表点与实际燃料压力不一致的情况下,通过使用邻近于实际燃料压力的多个代表点的偏差量,利用内插过程来计算与实际燃料压力对应的偏差量。由此,依照用于补偿实际偏差的这种方式来适当地操作所述燃料喷射阀。
然而,在存在其中偏差量仍未被学习的代表点的情况下,无法适当地进行所述内插过程。此外,即使进行该学习,通过只进行一次内插过程也不能学习适当的偏差量。这种问题会出现于控制系统中,其中相对于通过用于燃料喷射控制计算的参数所定义的每个代表点来学习用于燃料喷射控制的致动器的运行特性相对于参考量的偏差量。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的,并且本发明的一个目的在于提供一种燃料喷射控制器,其学习致动器运行特性相对于参考量的偏差量,并且即使当代表点上的偏差量的学习过程仍未完成时,也可以适当地补偿实际偏差。
根据本发明,一种燃料喷射控制器包括学习装置,用于学习并且存储致动器运行特性相对于参考的偏差量;操作装置,用于依照在没有代表点与实际参数值相一致的情况下补偿通过内插过程获得的偏差量的方式来操作致动器;确定装置,用于确定偏差量是否收敛在用于内插过程的代表点处并且是否处于不存在实际参数值的区域中;以及替代装置,用于使用处于实际参数值存在的区域中的代表点处的偏差量来替代仍未收敛的偏差量。
附图说明
通过如下参考附图做出的详细说明,本发明的其它目的、特征和优势将变得更加显而易见,在附图中,相同的部分通过相同的附图标记来指明并且其中:
图1是示出本发明第一实施例的发动机系统的示意性结构图;
图2A和2B是示出每个气缸转速变化的时序图;
图3是示出用于计算每个气缸工作负荷的控制块的方框图;
图4是示出每个气缸的转速、与当前扭矩对应的值以及工作负荷的时序图;
图5是示出每个气缸学习值的计算过程的流程图;
图6是示出用于存储学习值的方法的示图;
图7是用于解释使用学习值的内插过程的示图;
图8A至8C是用于解释内插过程中的问题的示图;并且
图9是示出燃料喷射控制过程的流程图。
具体实施方式
(第一实施例)
下面将参照附图来解释本发明的第一实施例。燃料喷射控制器是为了应用于柴油发动机而被构造的。
图1是示出发动机控制系统的示意图。由曲轴8驱动的燃料泵6经由燃料过滤器4将燃料泵送到燃料箱2中。所述燃料泵6具有吸气控制阀10,其用于调整从燃料泵6排放的燃料量。所述燃料泵6具有两个活塞(未示出),用于往复运动以便吸入和排放燃料。
从燃料泵6排放的燃料被提供给共轨12。所述共轨12在高压下在其中累积燃料。所述燃料经由高压燃料管道14被分发至每个燃料喷射器16。所述燃料喷射器16经由低压燃料管道18与燃料箱2连通。
所述发动机控制系统具有用于检测共轨12中的燃料压力的燃料压力传感器20,用于检测曲轴8的旋转角度的曲轴角度传感器22以及用于检测柴油发动机的驱动状态的各种传感器。此外,所述发动机控制系统具有用于检测加速踏板的步幅量的加速位置传感器24。
电子控制部件(ECU)30由微机组成,其进行燃料喷射控制以便获得所期望的曲轴8的转速。
分析非常短的时段内的曲轴8的转速,转速的增加和降低与燃烧周期的每一冲程相同步地重复。图2A是具体示出曲轴转速行为的示图。在四缸发动机的情况下,燃烧依照第一气缸(#1)、第三气缸(#3)、第四气缸(#4)和第二气缸(#2)的这种顺序来进行。每180°CA执行燃料喷射。在每一冲程中重复转速中的增加和降低。气缸中的燃烧增加转速,然后施加到曲轴的负荷降低转速。应该理解的是,可以基于转速行为相对于每个气缸来估计工作负荷。
目标气缸的工作负荷可以根据气缸燃烧周期终止时的转速来计算。如图2B所示,第一气缸的工作负荷在燃烧周期终止时的时间t1计算。第三气缸的工作负荷在时间t2计算。然而,通过曲轴角度传感器22检测到的并且以转速表示的检测信号(NE脉冲)包括噪声和检测误差。因此,由实线表示的检测到的转速偏离由虚线表示的实际转速。无法在时间t1和t2计算准确的工作负荷。
在此实施例中,如图3所示,将转速Ne输入到过滤器M1中以计算与当前扭矩对应的值。与当前扭矩对应的这个值在下文中被称为当前扭矩对应值Neflt。过滤器M1通过提取转速变化分量来计算当前扭矩对应值Neflt。转速Ne是在NE脉冲的输出周期(30°CA)中被检测的。所述过滤器M1由带通滤波器(BPF)组成,以消除高频分量和低频分量。所述当前扭矩对应值Neflt由如下公式(1)来表示。
Neflt(i)=k1×Ne(i)+k2×Ne(i-2)+k3×Neflt(i-1)+k4×Neflt(i-2)...(1)
其中Ne(i)表示转速的当前采样值,Ne(i-2)表示在先前时间之前的时间的转速采样值,Neflt(i-1)是先前的当前扭矩对应值,Neflt(i-2)是先前时间之前的时间的当前扭矩对应值,并且k1至k4是常量。每当将转速Ne输入到过滤器M1中时,就计算当前扭矩对应值Neflt(i)。
上述公式(1)是由如下公式(2)表示的传输函数G(s)的离散公式。
其中ζ表示衰减系数,而ω是响应频率。
在此实施例中,响应频率ω是由柴油发动机的燃烧频率来定义的,而常量k1-k4是基于该响应频率ω来确定的。燃烧频率是表示每单位角度燃烧次数的角度频率。在四缸发动机的情况下,燃烧周期(燃烧角度周期)是180°CA,而燃烧频率是燃烧周期的倒数。
图3中所示的积分单元M2对每个气缸的每一燃烧周期的恒定范围中的当前扭矩对应值Neflt进行积分,以便分别获得气缸工作负荷Sneflt#1-Sneflt#4。此刻,每30°CA输出的NE脉冲以NE脉冲编号0-23来进行标号。将NE脉冲编号0-5给予第一气缸的燃烧周期,将NE脉冲编号6-11给予第三气缸的燃烧周期,将NE脉冲编号12-17给予第四气缸,以及将NE脉冲编号18-23给予第二气缸。第一至第四气缸的气缸工作负荷Sneflt#1-Sneflt#4分别根据如下公式(3)来计算。
...(3)
在下文中,气缸编号由#i来表示,并且气缸工作负荷Sneflt#1-Sneflt#4由Sneflt#i来表示。
图4是示出转速Ne、当前扭矩对应值Neflt和气缸工作负荷Sneflt#i的时序图。当前扭矩对应值Neflt相对于参考级别Ref周期性地增加和降低。气缸工作负荷Sneflt#i是通过积分每个气缸的燃烧周期中的当前扭矩对应值Neflt来获得的。正的当前扭矩对应值Neflt的积分值对应于燃烧扭矩,而负的当前扭矩对应值Neflt的积分值对应于负荷扭矩。所述参考级别Ref是基于气缸之间的平均转速来确定的。
理论上,燃烧扭矩和负荷扭矩应彼此相等,以便在每个气缸的燃烧周期中气缸工作负荷Sneflt#i变为零(“燃烧扭矩”-“负荷扭矩”=0)。然而,事实上,喷射器16的喷射特性和摩擦特性在气缸之间随寿命而恶化。因此,所述气缸工作负荷Sneflt#i具有某些变化。例如,在第一气缸#1中,气缸工作负荷Sneflt#1大于零,而在第二气缸#2中,气缸工作负荷Sneflt#2小于零。
就理论值和工作负荷的差别而言,气缸工作负荷Sneflt#i示出了气缸之间工作负荷的差异。
在本实施例中,每个燃料喷射阀16之间的燃料喷射特性的偏差量是作为气缸工作负荷Sneflt#i的偏差量来学习的。图5是示出用于计算偏差量的过程的流程图。每当NE脉冲升高时,由ECU 30执行此过程。
在步骤S10,基于现在NE脉冲定时和先前NE脉冲定时来计算NE脉冲的时间间隔,以便计算现在转速Ne(当前转速)。在步骤S12,根据上述公式(1)来计算当前扭矩对应值Neflt(i)。
在步骤S14,确定现在NE脉冲编号。在步骤S16-S22,依照上述公式(3)来相对于每个气缸#1-#4计算气缸工作负荷Sneflt#i。也就是说,当NE脉冲编号是0-5时,在步骤16计算第一气缸#1的气缸工作负荷Sneflt#1。当NE脉冲编号是6-11时,在步骤S18计算第三气缸#3的气缸工作负荷Sneflt#3。当NE脉冲编号是12-17时,在步骤S20计算第四气缸#4的气缸工作负荷Sneflt#4。当NE脉冲编号是18-23时,在步骤S22计算第二气缸#2的气缸工作负荷Sneflt#2。
在步骤S24,确定气缸工作负荷的学习条件是否被建立。当已经计算了所有气缸的气缸工作负荷,车辆的功率传送设备已经处于预定条件(离合器完全啮合)并且环境条件已经达到预定情况(发动机冷却液的温度高于预定温度)时,学习条件得以满足。
当在步骤S24的回答为否时,所述过程结束。当在步骤S24的回答为是时,所述过程进行到步骤S26。在步骤S26,积分次数nitgr被加1,并且根据如下公式(4)来计算工作负荷学习值Qlp#i。所述气缸工作负荷Snefit#i被归零。
Qlp#i=Qlp#i+Ka×Sneflt#i ...(4)
在步骤S28,确定积分次数nitgr是否已经达到预定次数kitgr。当次数nitgr大于或者等于次数kitgr时,所述过程进行到步骤S30。在步骤S30,根据如下公式(5)来计算每个气缸的喷射特性值Qlrn#i。所述积分值Qlp#i被归零,并且积分次数nitgr被归零。
Qlrn#i=Qlrn#i+Kb×Qlp#i/kitgr ...(5)
在每次积分时,所述积分值Qlp#i被平均以更新喷射特性值Qlrn#i。通过对积分值Qlp#i进行平均,每一气缸工作负荷Sneflt#i的误差被消除。在公式(5)中,0<Kb≤1。
在步骤S32,根据如下公式(6)来计算学习值ΔQlrn#i。
依照公式(6),可相对于喷射特性值Qlrn#i的平均(∑Qlrn#i/4)来计算喷射特性值Qlrn#i的偏差。
在步骤S34,将学习值ΔQlrn#i存储在存储器设备中。所述存储器设备包括非易失性存储器,诸如EEPROM,或者备份存储器。
如图6所示,所述存储器设备具有多个其中存储数据的存储区域。这些存储区域依照共轨12中的燃料压力和燃料喷射量来分割。图6示出了九个区域A11-A33,这些区域是基于燃料压力和燃料喷射量来定义的。所述学习值ΔQlrn#i被存储在所述区域之一中。
由于学习值ΔQlrn#i依照燃料喷射量和燃料压力来改变,所以每个学习值ΔQlrn#i都被存储在相应区域中。通过学习相对于每个区域的学习值ΔQlrn#i,所述燃料喷射阀16可以基于适合于燃料喷射量和燃料压力的学习值ΔQlrn#i来操作。
所述燃料喷射阀16的操作是基于学习值ΔQlrn#i来执行的。为了恰当地使用学习值ΔQlrn#i,在每个区域Aij中定义代表点aij(i=1,2,3,...,j=1,2,3,...),如图6所示。将所述学习值ΔQlrn#i用作代表点aij中的值。也就是说,在燃料喷射控制时,当通过代表点a11来表示燃料压力和燃料喷射量时,燃料喷射阀16的操作是通过使用位于代表点a11的学习值ΔQlrn#i来执行的。所述代表点aij被设定为最适当的值,其使所述学习值ΔQlrn#i作为真实值。
当没有代表点与燃料压力和燃料喷射量相符时,通过内插过程来计算学习值ΔQlrn#i,以便符合当前燃料压力和当前燃料喷射量。参考图7,在下文中将描述内插过程。
在图7中,通过区域A-D来表示相邻的四个区域Aij,并且通过点a-d来表示代表点。在代表点a-d中,燃料压力和燃料喷射量分别是(30,20)、(50,20)、(50,40)和(30,40)。在区域D中,点p表示燃料压力是“45”并且燃料喷射量是“35”。所述点P与代表点c不一致。当通过点P来表示当前燃料喷射量和当前燃料压力时,使用处于代表点a-d的学习值ΔQlrn#i进行内插过程。在此实施例中,处于代表点a-d的学习值ΔQlrn#i分别被定义为“2”、“4”、“6”和“4”。
使用如下的内插过程来计算处于点P的投射点的学习值ΔQlrn#i,其中所述点P被投射到连接代表点a和代表点b的线上。
(45-30)÷(50-30)×(4-2)+2=3.5
使用以下内插过程来计算处于点P的投射点的学习值ΔQlrn#i,其中所述点P被投射到连接代表点c和代表点d的线上。
(45-30)÷(50-30)×(6-4)+4=5.5
使用如下的内插过程来计算处于点P的学习值ΔQlrn#i。
(35-20)÷(40-20)×(5.5-3.5)+3.5=5
在不依照图5中所示过程来计算处于代表点的学习值ΔQlrn#i的情况下,基于所述代表点通过内插过程获得的学习值ΔQlrn#i未必是适当的值。即使学习了学习值ΔQlrn#i,仅仅一次学习也是不够的。所述学习必须被重复,以便使学习值ΔQlrn#i收敛为适当的值。特别是在系数Kb的值小于1的情况下,必须重复多次学习。基于其学习值ΔQlrn#i仍未收敛的代表点,通过内插过程几乎不能获得适当的学习值ΔQlrn#i。
在通过内插过程获得的学习值ΔQlrn#i是不适当的值的情况下,图5中所示过程的计算准确度被降低。参考图8A、8B和8C,在下文中将详细说明这部分内容。
在图8A中,点P位于连接区域A的代表点a和区域B的代表点b的线上,并且处于区域A内。处于代表点a、b和P的实际学习值ΔQlrn#i由图8B中的“X”来表示。
在没有在代表点a和b上学习所述学习值ΔQlrn#i的情况下,通过内插过程计算的点P处的学习值ΔQlrn#i为零。虽然点p被保持在720×n°CA上以便进行图5中所示的学习过程,但是所述学习值ΔQlrn#i变为点p处的实际学习值。(此处,系数Kb被设置为1。)由此,所述学习值ΔQlrn#i被增加Δ1,并且通过图8B中的三角形来表示。处于点P的学习值ΔQlrn#i由正方形来表示,其是通过内插过程来获得的。通过正方形表示的学习值ΔQlrn#i比实际学习值小Δ2。当在预定时段内根据图8B中由正方形表示的值来进行燃料喷射控制时,区域A中的学习值ΔQlrn#i被作为“Δ1+Δ2”来学习。由此,在第二学习过程之后,代表点a处的学习值ΔQlrn#i由图8B中的圆圈来表示。
在仍未在代表点b学习所述学习值的情况下,通过使用代表点b进行内插过程,代表点a处的学习值ΔQlrn#i作为大于真实值的值被学习。虽然学习过程不是在代表点b处进行的,但是代表点a的学习值已经朝向W被错误地学习,所述W位于连接点b和点P处的真实值的线上。
依照本实施例,在学习值ΔQlrn#i仍未在用于内插过程的代表点被收敛并且未处于当前燃料喷射量和当前燃料压力所存在的区域中的情况下,将处于当前燃料喷射量和燃料压力所在区域中的学习值ΔQlrn#i用作仍未收敛的学习值ΔQlrn#i。
例如,在学习值ΔQlrn#i仍未在代表点a和b处被学习的情况下,当在图5中的步骤S28的回答为是时,在步骤S32中,利用一更新量来更新代表点a处的学习值ΔQlrn#i。由此,如图8C所示,代表点a处的学习值ΔQlrn#i变为点P处的实际学习值。然后,根据后续过程,当燃料喷射量和燃料压力由点P来表示时,将代表点a处的学习值ΔQlrn#i用作代表点b处的学习值ΔQlrn#i。通过内插过程,计算点P处的值作为真实值。由于燃料喷射控制是基于点P处的真实值来进行的,所以代表点a处的学习值ΔQlrn#i不会被错误地学习。
图9是示出所述燃料喷射控制的流程图。在步骤S40,燃料压力传感器20检测当前燃料压力和当前燃料喷射量。在步骤S42,计算机确定所述内插过程是否必要。换言之,所述计算机确定所述当前值是否符合代表点。
当在步骤S42的回答为是时,过程进行到步骤S44,其中选择代表点来用于内插过程。例如,当通过当前燃料压力和燃料喷射量定义的点是点P时,选择代表点a-d。
在步骤S46,计算机确定不存在真实值的区域中的学习次数是否超过预定次数N。此次数N用于确定学习值ΔQlrn#i是否已经收敛。
当在步骤S46的回答为否时,过程进行到步骤S48,其中学习次数少于预定次数N的区域中的学习值ΔQlrn#i由存在当前燃料压力和当前燃料喷射量的区域中的学习值ΔQlrn#i来替代。
当在步骤S46的回答为是时以及当完成步骤S48中的过程时,所述过程进行到步骤S50,其中使用在步骤S44选择的代表点处的学习值来计算当前燃料压力和燃料喷射量的学习值ΔQlrn#i。当在步骤S46的回答为否的情况下,将在步骤S48获得的替代值包括在所选的代表点中。
在步骤S52,所述燃料喷射阀16基于从中减少学习值的命令值来操作。当在步骤S42的回答为否的情况下,所述燃料喷射阀16使用与当前值相一致的代表点处的学习值ΔQlrn#i来操作。当在步骤S50进行内插过程的情况下,所述燃料喷射阀16基于从中减少通过内插过程计算的值的命令值来操作。
如上所述,即使当所述学习值ΔQlrn#i包括仍未收敛的代表点时,也可以使用内插过程来适当地进行燃料喷射控制。
例如,在图7中,在代表点b处的学习值ΔQlrn#i收敛为“4”并且代表点a、c和d处的学习值ΔQlrn#i是零的情况下,点p处的学习值ΔQlrn#i通过内插过程被计算为“0.75”。由于点P处的真实值是“5”,所以依照图5中所示的过程,代表点c处的学习值ΔQlrn#i被更新为“4.25”。
在后续燃料喷射控制中,依照图9中所示的过程,值“4.25”被代表点a和d处的学习值ΔQlrn#i替代。由此,点P处的学习值通过内插过程被计算为“4.140625”。使用此值进行燃料喷射控制,借此代表点c处的学习值ΔQlrn#i被更新为“5.109375”。在后续燃料喷射控制之后,值“5.109375”被代表点a和d处的学习值ΔQlrn#i替代。
通过重复上述过程,代表点a、c和d处的学习值ΔQlrn#i的替代值收敛为“5.23077”,由此点P处的学习值ΔQlrn#i最终变为“5”。
依照预置的实施例,获得如下优势。
(1)在学习值ΔQlrn#i仍未收敛在不存在真实值的区域中的代表点的情况下,此学习值ΔQlrn#i被存在真实值的区域中的学习值ΔQlrn#i所替代。由此,通过内插过程计算的偏差值可以更加恰当。
(2)在代表点处的学习值ΔQlrn#i的学习次数超出预定次数N的情况下,确定学习值ΔQlrn#i已经收敛。由此,可以容易地并且适当地确定出所述学习值ΔQlrn#i已经收敛。
(3)所述过滤器M1计算当前扭矩对应值。根据此对应值,可以估计燃料喷射阀16的燃料喷射特性。由此,所述燃料喷射特性被适当地估计。
(4)学习值ΔQlrn#i的参考点被设置为气缸之间的平均燃料喷射特性,由此可以使转速一致。
(5)学习了学习值ΔQlrn#i的区域是根据共轨12中的燃料压力和燃料喷射量的命令值来定义的。由此,可以学习每一区域中的适当的偏差量。
(其它实施例)
学习了学习值ΔQlrn#i的区域可以基于曲轴8的转速、燃料压力和燃料喷射命令值的至少一个来定义。
所述参考燃料喷射特性可以是燃料喷射阀16的中心特性的平均燃料喷射特性。
燃料喷射周期的校正值可以被存储为偏差量。
在转送增加的特定范围中,或者转速降低的特定范围中,对当前扭矩对应值Neflt进行积分以便获得工作负荷。相对于参考值的偏差量可以基于上述工作负荷来计算。或者,可以基于当前扭矩对应值Neflt来计算所述偏差量。可以基于不同于当前扭矩对应值的值来计算所述偏差量。
所述内插过程可以使用二次曲线来进行。
所述内燃机包括直接喷射式发动机。
Claims (5)
1、一种燃料喷射控制器,包括:
学习装置(30),用于学习和存储致动器(16)的运行特性相对于参考的偏差量,以作为在相对于已经利用用于燃料喷射控制的参数分割的每个区域的代表点处的偏差量,其用于内燃机的燃料喷射控制;
操作装置(30),用于依照在没有代表点与实际参数值相一致的情况下补偿偏差量的方式来操作所述致动器(16),其中所述偏差量是使用所存储的偏差量、利用内插过程来获得的;
确定装置(30),用于确定所述偏差量是否收敛在用于所述内插过程的代表点处以及是否处于所述实际参数值不存在的区域中;以及
替代装置(30),用于在所述确定装置确定所述偏差量没有收敛的情况下,使用处于所述实际参数值存在的区域中的代表点处的偏差量来替代没有收敛的所述偏差量。
2、如权利要求1所述的燃料喷射控制器,其中
当所述代表点处的偏差量的学习频率超出预定次数时,所述确定装置(30)确定所述偏差量已经收敛。
3、如权利要求1所述的燃料喷射控制器,其中
所述致动器(16)包括燃料喷射阀(16),以及
所述学习装置(30)包括过滤装置(M1)和估计装置(M2),所述过滤装置用于按照基于所述内燃机的燃烧频率定义的频率来过滤转速以便获得与当前扭矩对应的值,以及所述估计装置用于基于与所述当前扭矩对应的值来估计每个燃料喷射阀的特性。
4、如权利要求3所述的燃料喷射控制器,其中
所述内燃机包括多缸发动机,以及
所述燃料喷射阀(16)的运行特性的参考被设定为每个气缸当中的平均燃料喷射特性。
5、如权利要求3所述的燃料喷射控制器,其中
所述参数包括提供给所述燃料喷射阀的燃料压力以及表示提供给所述燃料喷射阀的燃料喷射量的命令值。
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