ES2232796T3 - Dispositivo de control de inyeccion de combustible y metodo de control de inyeccion de combustible. - Google Patents
Dispositivo de control de inyeccion de combustible y metodo de control de inyeccion de combustible.Info
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Abstract
Un dispositivo de control de la inyección de combustible para un motor de combustión interna (1) que provoca que las válvulas de inyección (2), las cuales están accionadas por una señal de control, la cual tiene un periodo de control que es mayor que un periodo de control mínimo, que se precisa necesariamente para iniciar realmente la inyección de combustible por la señal de control, y cuyo combustible de inyección y su cantidad corresponde a un periodo de control de las válvulas de inyección de combustible (2), lleven a cabo la inyección de combustible para el aprendizaje de las características de inyección de las válvulas de inyección de combustible (2), caracterizado porque comprende: un sensor cuyo valor de salida cambia de acuerdo con la cantidad de combustible inyectado desde las válvulas de inyección de combustible (2); medios de almacenamiento (32, 33, 50) que almacenan, como un cambio de referencia en el valor de salida, un cambio (ÄS) en un valor de salida del sensor, el cual corresponde a una cantidad de inyección predeterminada (Qst); medios de configuración de la condición de inyección (S206) que adquieren un valor de salida (S0) del sensor mediante el ajuste del periodo de control como un periodo de no inyección (ô0) que es más corto que un periodo de control mínimo con antelación al inicio real de la inyección, y que adquiere los valores de salida (Sa, Sb) del sensor, mediante el ajuste del periodo de control como una pluralidad de periodos de inyección (ôa, ôb) que sean más largos que el periodo de control mínimo y que sean diferentes en longitud, durante la inyección de combustible para el aprendizaje de las características de inyección; medios de estimación del valor de salida del sensor (S206).
Description
Dispositivo de control de inyección de
combustible y método de control de inyección de combustible.
La invención está relacionada con un dispositivo
de inyección de combustible para un motor de combustión interna, y
más particularmente con la mejora de la precisión de regulación de
la inyección de combustible de un dispositivo de inyección de
combustible que tiene válvulas de inyección de combustible que
inician la inyección de combustible con un retardo con respecto al
inicio del control de la inyección de combustible.
La inyección piloto es conocida como una de las
tecnologías de inyección de combustible en general para los motores
Diesel. Esta es una tecnología de inyección de combustible en la que
parte del combustible a inyectar por la inyección principal se
inyecta en las cámaras de combustibles por adelantado, en la que la
fuente de calor que sirve como llamas piloto para la combustión
principal es la creada en las cámaras de combustión, en las que una
elevación brusca en la presión de combustión o una elevación brusca
en la temperatura de combustión durante la combustión principal
quedan por tanto suprimidas, y en la que se consigue la reducción
del ruido de combustión, y la supresión de la generación de óxidos
de nitrógeno (NOx), y similares.
En los años recientes, puesto que se han
adoptado "tecnologías de inyección múltiple" tipificadas por
esta inyección piloto, ha sido necesario fijar con más precisión las
características operativas de las válvulas de inyección de
combustible. Se observa aquí que la denominación de "tecnologías
de inyección múltiple" se refiere al control de la inyección de
combustible en el cual la inyección del combustible se lleva a cabo
en una pluralidad de veces en un único ciclo de combustión. Además
de la inyección piloto antes mencionada, la postinyección en la
cual se inyecta el combustible en los cilindros en la última etapa
de la carrera de combustión es conocida generalmente como una de las
"tecnologías de la inyección múltiple".
En la descripción anterior, "las
características operativas de las válvulas de inyección de
combustible" se refieren a un retardo en la inyección, el cual es
inevitable debido a la estructura mecánica de las válvulas de
inyección de combustible. Las válvulas de inyección de combustible
accionadas electromagnéticamente no serán consideradas como un
ejemplo para explicar la forma en la que se correlacionan con el
control de inyección del combustible. Es razonable constatar que el
periodo que se precisa hasta que la inyección de combustible se
inicia realmente después del inicio de la energetización que sigue
al inicio del control de inyección de combustible, es decir, un
periodo de control mínimo de las válvulas de inyección de
combustible, queda determinado por las características operativas de
las válvulas de inyección de combustible.
Las características operativas de las válvulas de
inyección de combustible, las cuales están correlacionadas con el
periodo de control mínimo antes mencionado para las válvulas de
inyección de combustible, cambian notablemente dependiendo de las
tolerancias de fabricación de las mismas, con el envejecimiento de
los cuerpos de las válvulas, o factores similares. Así pues, en
algunos casos, la inyección de combustible se lleva a cabo de una
forma distinta con respecto al control normal de inyección del
combustible.
En particular, las tecnologías de inyección
múltiple antes mencionadas están diseñadas de forma tal que se
inyecta una cantidad despreciable de combustible en los cilindros a
través de la energetización en la proximidad del periodo de control
mínimo. Así pues, si un periodo de control mínimo en curso es más
largo que el periodo de control mínimo que haya sido pronosticado,
podrá tener lugar un fenómeno en el cual el combustible no sea
inyectado aunque las válvulas de inyección de combustible hayan sido
controladas para un periodo de energetización normal.
Así pues, de acuerdo con el arte relacionado, se
calcula un periodo de control mínimo que sea preciso hasta que se
inicie realmente una inyección de combustible de las válvulas de
inyección de combustible, y corrigiéndose el control de inyección
de combustible de acuerdo con una desviación del periodo de control
mínimo que se haya determinado en términos del control de inyección
de combustible. Se expone por ejemplo un arte para calcular un
periodo de control mínimo, por ejemplo, en la solicitud patente
japonesa publicada número 11-294227.
De acuerdo con la invención expuesta en esta
publicación, después de haberse iniciado la energetización de las
válvulas de inyección de combustible accionadas
electromagnéticamente en respuesta al inicio del control de la
inyección de combustible, un sensor continua detectando la
concentración (concentración de HC) de los hidrocarburos contenidos
en el gas de escape. Esta concentración cambia como resultado del
combustible que está siendo inyectado desde las válvulas de
inyección de combustible. Se determina un periodo de control mínimo
para las válvulas de inyección de combustible sobre la base de los
instantes correspondientes a los cambios en el valor de salida del
sensor HC.
Más específicamente, tal como es evidente a
partir del diagrama de características \tau-Q
(\tau: periodo de energetización, Q: cantidad de la inyección
(valor de salida del sensor) mostrado en la figura 12, en el que el
valor de salida del sensor en el instante en que no se inyecta
combustible se configura como un umbral (Q = 0) para el periodo de
control mínimo. El control de inyección de combustible que dura el
periodo de energetización \Delta\tau en el cual se inicia la
inyección, se ejecuta en una pluralidad de veces en la proximidad de
la distribución normal de tiempos para iniciar la inyección del
combustible. El periodo de energetización \Delta\tau para el
control de la inyección de combustible en que el cambio del valor de
salida del sensor HC es igual o superior al valor predeterminado (de
ahora en adelante denominado como nivel de criterio) se considerará
como el periodo de control mínimo para las válvulas de inyección de
combustible.
En la figura 12, el cambio en el valor de salida
del sensor es igual o superior al nivel de criterio en una cuarta
prueba (4). Así pues, el periodo de energetización \Delta\tau en
la cuarta prueba (4) corresponde al periodo de control mínimo para
las válvulas de inyección de combustible. Es decir, si el periodo de
energetización \Delta\tau es más corto que el periodo de retardo
de la inyección que es inherente en las válvulas de inyección de
combustible, no se llevará a cabo la inyección de combustible. Si
el periodo de energetización \Delta\tau es mayor que el periodo
de retardo de inyección, la inyección de combustible se detecta en
la forma de un cambio en el valor de salida del sensor HC. El
periodo de control mínimo para las válvulas de inyección de
combustible se configura como el periodo de energetización
\Delta\tau en dicho instante.
Si se utilizan actuadores operados por solenoides
como los medios para la apertura y cierre de los inyectores, el
periodo de control para las válvulas de inyección de combustible es
un periodo en el cual se energetizarán los solenoides. Los
inyectores muestran las características de la inyección en los que
la cantidad de inyección se incrementa de acuerdo con un incremento
en el periodo de control, pero no muestran necesariamente
características lineales. Debido a que existe un retraso de tiempo
desde el inicio del control hasta el inicio real de la inyección
como resultado del retardo de respuesta de los mecanismos dentro de
los inyectores o similar, existe un periodo de no inyección en el
cual no se inyecta combustible alguno en un rango en que el periodo
de control sea relativamente corto.
La solicitud de patente japonesa publicada número
2001-90580 expone un arte en el cual la inyección
con fines de aprendizaje para el aprendizaje de las características
de la inyección de los inyectores se lleva a cabo cuando no se lleva
a cabo la inyección para la obtención de potencia. En este arte,
para cada uno de los cilindros, el periodo de control se incrementa
gradualmente con un paso predeterminado a partir de un periodo de
control claramente corto, en el cual el combustible no se inyecta en
forma fiable. En cada instante en que se incrementa el periodo de
control, se determina si el valor de salida del sensor es mayor o
no que un valor en el instante en que no se está inyectando
combustible. Así pues, se calcula la magnitud de las fluctuaciones
o desviaciones en un periodo de control mínimo (energetización) con
antelación al inicio real de la inyección, y el periodo de control
de cada uno de los inyectores se corrige sobre la base de la
magnitud encontrada de esta forma. De esta forma, se lleva a cabo
la mejora de la precisión de regulación de la inyección del
combustible.
No obstante, los estudios dedicados y llevados a
cabo por los inventores han revelado que los distintos problemas son
provocados al calcular el periodo de control mínimo antes
mencionado.
En primer lugar, de acuerdo con el arte
relacionado, el control de inyección de combustible con diferentes
periodos de energetización \Delta\tau necesita que sea repetido
numerosas veces hasta que se obtenga un cambio del valor de salida
del sensor HC, y un requiriéndose un periodo relativamente largo
para la detección de la inyección de combustible que sea necesaria
para el calculo de un periodo de control mínimo. En consecuencia,
en un motor de combustión interna (por ejemplo, un motor de
combustión interna para vehículos) cuyas circunstancias
operacionales cambian de instante en instante, es difícil asegurar
el periodo necesario para calcular el periodo de control mínimo. En
términos de una aplicación práctica, existen todavía muchos
problemas.
Aunque el problema concerniente a un periodo de
medida puede resolverse mediante la configuración de la amplitud
(paso) de un periodo de energetización \Delta\tau como un valor
grande, existe también el temor a que puede provocarse un deterioro
en la precisión de la determinación. Es decir, tal como se muestra
en la figura 13, el cambio en el valor de salida del sensor HC puede
obtenerse con un número pequeño de pruebas (por ejemplo, la prueba
(3)). No obstante, puesto que el periodo de energetización
\Delta\tau se desvía bruscamente del periodo de control mínimo
inherente, que se considera como el periodo de control mínimo, puede
provocarse algunas veces un deterioro en la precisión de la
detección.
Adicionalmente, cuando se inicia la inyección de
combustible, la cantidad de inyección de combustible es pequeña como
es normal, y siendo despreciable también el cambio del valor de
salida del sensor HC. Así pues, el nivel de criterio necesita ser
configurado para los valores de salida del sensor HC de la forma
anteriormente descrita. Incluso aunque se suponga que no existe
alteración en el valor de las salidas de las lecturas del sensor HC,
la existencia del nivel de criterio provoca un deterioro en la
precisión de la detección. La influencia de las alteraciones tal
como el ruido durante la detección y un error en la detección del
propio sensor HC son también factores graves. A este respecto
también, es difícil configurar con precisión un periodo de control
mínimo.
Debido a que el cálculo del periodo de control
mínimo soporta todavía muchos problemas tal como se ha descrito
anteriormente, es imposible concluir con certidumbre que son
precisos los procesos de corrección del control de inyección de
combustible basados en un periodo de control mínimo calculados por
el método del arte relacionado.
En el arte relacionado en la solicitud de patente
japonesa publicada número 2001-90580, la potencia de
resolución en la medida de un periodo de control para iniciar la
inyección depende del paso de los periodos de control. Si este paso
se reduce, la potencia de resolución se incrementa. No obstante, si
el paso del periodo de control se reduce, el valor de salida del
sensor no se incrementa hasta tal punto que es imposible determinar
si el periodo de control ha sido excedido o no para iniciar la
inyección. En consecuencia, se incrementa relativamente la
influencia del ruido. Por esta razón, es difícil conocer las
características de inyección de los inyectores con suficiente
precisión. Si el paso del periodo de control se reduce, se
provocará también un problema tal como un incremento en el periodo
de aprendizaje.
La solicitud de patente número
US-6102000 expone un dispositivo de control de la
inyección de combustible capaz de optimizar el control de la
inyección de combustible basándose en las desviaciones de las
características del combustible tales como la viscosidad del
combustible.
La invención se ha desarrollado tomando en
consideración los antecedentes técnicos anteriormente mencionados.
Es un objeto de la invención el proporcionar un dispositivo de
inyección de combustible con un arte para la detección con
precisión de un periodo de control mínimo de las válvulas de
inyección de combustible dentro de un periodo corto y con un arte
para corregir con precisión el control de inyección de combustible
de acuerdo con un periodo de control mínimo que haya sido
detectado.
El dispositivo de control de la inyección de
combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con un
aspecto de la invención conduce a válvulas de inyección de
combustible, las cuales están accionadas por una señal de control,
en las que un periodo de control que es más que un periodo de
control mínimo, es preciso necesariamente para iniciar realmente la
inyección del combustible por la señal de control, y que inyectan
combustible cuya cantidad corresponde a un periodo de control, para
llevar a cabo la inyección para el aprendizaje de las
características de la inyección de las válvulas de inyección de
combustible. Este dispositivo de inyección de combustible comprende
un sensor, medios de almacenamiento, medios de ajuste de la
condición de inyección, medios de estimación del valor de salida del
sensor, medios de estimación de la curva característica, y medios de
corrección. El valor de salida del sensor cambia de acuerdo con una
cantidad de combustible inyectado por las válvulas de inyección de
combustible. Los medios de almacenamiento almacenan, tal como un
cambio de referencia en el valor de salida, el cambio en un valor de
salida del sensor, el cual se corresponda a una cantidad de
inyección predeterminada como cantidad de inyección de combustible
preajustada y un valor de salida del sensor correspondiente a un
valor en el instante en que no se está inyectando combustible
alguno. Los medios de ajuste de la condición de la inyección
adquieren un valor de salida del sensor mediante el ajuste del
periodo de control como un periodo sin inyección que será más corto
que el periodo de control mínimo (energetización) con antelación al
inicia real de la inyección, y que adquiriendo los valores de salida
del sensor mediante el ajuste del periodo de control mínimo
(energetización), como una pluralidad de periodos de inyección que
sean más largos que el retraso de tiempo y que sean diferentes en su
longitud, durante la inyección de combustible para el aprendizaje de
las características de la inyección. Los medios de estimación del
valor de salida del sensor estiman un valor de la salida del sensor
en el caso en que la cantidad de inyección de combustible sea igual
a la cantidad de inyección predeterminada sobre la base de un valor
de salida del sensor, en el caso en que el periodo de control del
sensor cuando el periodo de control esté dentro del periodo de no
inyección, y sobre la base del cambio de referencia en el valor de
salida. Los medios de estimación de la curva característica estiman
una curva característica que indique una relación entre el valor de
salida del sensor y el periodo de control en un periodo de
inyección, sobre la base de los valores de salida del sensor,
correspondientes a los periodos de inyección. Los medios de
corrección corrigen un periodo de control, de forma tal que el valor
de salida del sensor estimado por los medios de estimación del valor
de salida del sensor corresponda a un periodo de control en el
instante en que la cantidad de inyección predeterminada sea
necesaria en la curva característica, indicando la relación entre el
valor de salida del sensor y el periodo de control.
Cada uno de los valores de salida del sensor
puede obtenerse para un periodo correspondiente de una pluralidad de
periodos de control en un periodo de inyección. Así pues, puede
estimarse la curva característica de indicación de una relación
entre el valor de salida del sensor y el periodo de control, y
llegando a ser evidente la diferencia de una curva característica
estándar indicando una relación entre el valor de salida del sensor
y el periodo de control. Por el contrario, se obtiene un valor de
salida en el instante en que no se inyecta combustible, mediante la
configuración del periodo de control como periodo sin inyección. Si
el valor de salida del sensor en este instante se desplaza mediante
un cambio de referencia en el valor de salida, llega a ser evidente
un valor de salida del sensor en el instante en que se inyecte una
cantidad predeterminada de combustible. Así pues, se especifican las
características de la inyección de los inyectores. Al igual que en
el caso del arte expuesto en la solicitud de patente japonesa
publicada número 2001-90580, las características de
la inyección así especificadas no precisan de la detección de
cambios inapreciables en el valor de salida del sensor
correspondientes al valor de salida del sensor correspondientes al
paso y por tanto son altamente fiables. Así pues, el periodo de
control puede ser corregido de forma tal que pueda obtenerse una
cantidad de inyección adecuada.
El cambio de referencia en el valor de salida
correspondiente a la cantidad de inyección predeterminada puede ser
almacenado, y el periodo de control puede ser corregido de forma tal
que el valor de salida del sensor estimado por los medios de
estimación del valor de salida del sensor corresponda al periodo de
control en el instante en que la cantidad de inyección
predeterminada sea necesaria sobre la curva característica,
indicando la relación entre el valor de salida del sensor y el
periodo de control. Cuando la inyección de combustible de la
cantidad de inyección predeterminada sea necesaria, se optimizará el
periodo de control. En consecuencia, la cantidad de inyección
predeterminada se ajusta como la cantidad de inyección en que se
precise de la precisión de regulación más alta, como en el caso de
un rango de cantidades de inyección que sea adoptado durante la
inyección piloto últimamente descrita o similar. Como resultado de
ello, se lleva a cabo una corrección altamente práctica.
Los medios de corrección pueden calcular un
periodo de control correspondiente al valor de salida del sensor
estimado sobre la curva característica, indicando la relación entre
el valor de salida del sensor y el periodo de control, y pueden
ejecutar la corrección de desplazamiento del periodo de control, de
forma tal que se compensen los cambios en el periodo calculado.
Mediante la ejecución de la corrección de
desplazamiento del periodo de control, la precisión de regulación en
el instante en que se precise la cantidad de combustible de
inyección predeterminada para su inyección, puede estar asegurada
totalmente mediante un pequeño trabajo de cálculo.
Los medios de corrección pueden estar diseñados
para corregir un periodo de control de acuerdo con un periodo de
control de precorrección, de una forma tal que se compensen los
cambios en el gradiente de la curva característica, indicando la
relación entre el valor de salida del sensor y el periodo de
control.
El gradiente de la curva característica que
indica la relación entre el valor de salida del sensor y el periodo
de control cambia dependiendo de las diferencias individuales entre
los inyectores o similar. Así mismo, el periodo de control en que
cambia cierta cantidad de la inyección depende de las diferencias
individuales entre los inyectores o similar. Así pues, mediante la
eliminación de la influencia de los cambios en el gradiente de la
curva característica que indiquen la relación el valor de salida del
sensor y el periodo de control de la cantidad de inyección, llega a
ser posible realzar más la precisión de regulación en un amplio
margen del rango de la cantidad de inyección.
En la construcción antes mencionada, el
dispositivo de control de la inyección de combustible puede
comprender además unos medios de detección del estado operacional,
que detecten un estado operacional del motor de combustión interna,
y medios de prohibición de la inyección de combustible con fines de
aprendizaje, que prohíban la inyección de combustible para el
aprendizaje de las características de inyección en el caso de que un
estado operacional detectado por los medios de detección del estado
operacional no sea un estado operacional preajustado.
Mediante el ajuste de un estado en donde la
influencia de la ejecución cercana de la inyección de combustible
pueda ser considerada como no perteneciente en el valor de salida
del sensor como un estado operacional que permita la inyección de
combustible con fines de aprendizaje, llega a ser posible ejecutar
la inyección de combustible con fines de aprendizaje con un valor
de salida del sensor que haya retornado al punto cero. Así pues,
puede mejorarse la precisión de la corrección.
De acuerdo con otro aspecto de la invención
construida de esta forma, al calcular un periodo de control mínimo
para las válvulas de inyección de combustible, es decir, un periodo
de control que sea más de un periodo de control mínimo, y que
necesariamente permita la iniciación de la inyección del
combustible, proporcionándose un sensor cuyo cambio en el valor de
salida corresponda a la cantidad de inyección de combustible, y un
valor de salida del sensor correspondiente a un valor en el instante
en que no se inyecte combustible y que se ajuste como un umbral en
el cálculo de un periodo de control mínimo. Adicionalmente, al menos
se detectan un primer y un segundo valores de salida del sensor bajo
las condiciones con cantidades de inyección de combustible
mutuamente distintas. Se deriva una fórmula de aproximación mediante
la interpolación del primer y segundo valores de salida del sensor.
Al calcular un periodo de control mínimo, el periodo de control
mínimo se calcula sobre la base de la fórmula de aproximación y el
umbral.
Es decir, la fórmula de aproximación representa
una cantidad de inyección de combustible en cada momento. En
consecuencia, mediante la conversión de una distribución de tiempos
en que la cantidad de inyección llega a ser cero (sin inyección) en
la formula de aproximación, es decir, una distribución de tiempos en
que la cantidad de cambio en el valor de salida del sensor llega a
ser cero en un periodo de control mínimo para las válvulas de
inyección de combustible, llega a ser posible calcular con precisión
un periodo de control mínimo dentro de un tiempo corto sin medir
realmente el valor de salida del sensor en el instante en que se
inicie la inyección.
Al igual que para el valor de salida del sensor
correspondiente a un valor en el instante en que no se inyecta
combustible, es apropiado también que los medios de cálculo del
periodo de control mínimo midan realmente un valor de salida del
sensor correspondiente al valor en el instante en que no se inyecta
combustible en un periodo en el cual la inyección puede ser
considerada como que no se lleva a cabo y ajustando el valor de
salida del sensor como un umbral para el cálculo de un periodo de
control mínimo, bajo las circunstancias en que se tiene que calcular
un periodo de control mínimo.
En esta construcción, el valor de salida del
sensor como umbral para el calculo de un periodo de control mínimo
se mide realmente y se ajusta como un umbral bajo las
circunstancias en que se tiene que calcular el periodo de control
mínimo. En consecuencia, es posible configurar un umbral de acuerdo
con las circunstancias en cada momento.
Es deseable que el valor de salida del sensor de
la presión de combustión, cantidad de cambio en la velocidad del
motor, estado del gas de escape, y energía cinética de un cuerpo del
motor correspondan al valor de salida del sensor.
Es decir, las magnitudes tales como la presión de
combustión, cantidad de cambio de la velocidad del motor, estado del
gas de escape, y energía cinética del cambio del cuerpo del motor
que dependan de la combustión del combustible que se haya inyectado
realmente. Así pues, pueden obtenerse los cambios en el valor de
salida correspondientes a la cantidad de inyección según lo
mencionado en la invención. La anteriormente mencionada "energía
cinética del cuerpo del motor" es un concepto que incluye también
los cambios en la energía vibracional del cuerpo del motor. En un
amplio sentido, este concepto incluye también las magnitudes del
cambio en la potencia de salida del motor y similares.
Es apropiado también que los medios de cálculo
del periodo de control mínimo monitoricen los entornos de medida de
un valor de salida del sensor en los periodos respectivamente en
asociación con el estado operacional del motor de combustión
interna, y detectando un valor de salida del sensor de acuerdo con
una condición individual para detectar cada uno de los valores de
salida del sensor si los entornos de medida coinciden entre sí.
En esta construcción, al detectar los valores de
salida del sensor, la distribución de tiempos cuando coincidan los
entornos de medida entre sí, puede considerarse como la distribución
de tiempos en que los valores de salida del sensor tengan que ser
detectados, y los valores de salida del sensor se detectan de
acuerdo con las condiciones individuales para detectar los valores
de salida del detector. En consecuencia, la diferencia entre los
entornos de medida que afectan a los valores de salida del sensor
respectivamente quedan eliminados, y puede calcularse una fórmula de
aproximación con una precisión más alta. En la descripción
anterior, "las condiciones individuales para detectar
respectivamente los valores de salida del sensor" son condiciones
con magnitudes de inyección de combustible distintas mutuamente, tal
como expuso anteriormente.
Es deseable que el segundo valor de salida del
sensor, el cual es uno de los valores de salida del sensor para los
periodos de control, sea detectado cuando la influencia de la
inyección de combustible sobre el primer valor de salida del sensor
que haya sido detectado con antelación al segundo valor de salida
del sensor pueda considerarse como que haya realizado la
convergencia.
Es decir, en esta construcción, el segundo valor
de salida del sensor es detectado cuando la influencia de la
inyección de combustible sobre el primer valor de salida del sensor
pueda ser considerada como que haya convergido. Así pues, los
cambios en el primer y segundo valores de salida correspondientes a
una cantidad de inyección de combustible en cada instante pueden
ser detectados con precisión. En consecuencia, la fórmula de
aproximación puede derivarse con una precisión más alta.
Es posible también adoptar una construcción en la
cual los medios de corrección que corrigen un periodo de control
mínimo determinado en términos del control de inyección de
combustible sobre la base de un periodo de control mínimo calculado
por los medios de calculo del periodo de control mínimo, lo hagan de
forma tal que se inicie realmente la inyección de combustible en
respuesta a que se proporcione el inicio del control de inyección de
combustible
En esta construcción, el periodo de control
mínimo prescrito en términos de control de inyección de combustible
se corrige sobre la base del periodo de control mínimo que haya sido
calculado. En consecuencia, después de haber realizado la
corrección, se inicia en forma fiable la inyección de combustible en
respuesta al inicio del control de la inyección de combustible. Se
observará aquí que el "periodo de control mínimo prescrito" es
un periodo de control mínimo que se supone que es necesario para el
inicio real de la inyección de combustible en el programa de control
de la inyección de combustible.
En el caso en que el motor de combustión interna
sea un motor de combustión interna multicilíndrico, y en donde cada
una de las válvulas de inyección de combustible está dispuesta en el
cilindro correspondiente, es apropiado que los medios de cálculo del
periodo de control mínimo calculen un periodo de control mínimo
desde el inicio del control hasta el inicio de la inyección para
cada uno de los cilindros, y en donde los medios de corrección
corrijan individualmente el control de inyección de combustible
correcto correspondiente a cada uno de los cilindros sobre la base
de un periodo de control mínimo calculado para cada uno de los
cilindros.
Es decir, en un motor de combustión interna
multicilíndrico, el control de inyección de combustible necesita que
se realice en forma apropiada para cada uno de los cilindros la
ejecución de la corrección del control de inyección de combustible.
Así pues, en esta construcción, los periodos de control mínimos se
calculan para los cilindros respectivamente, y el control de
inyección de combustible para cada uno de los cilindros se corrige
individualmente sobre la base del periodo correspondiente a los
periodos de control mínimos así calculados.
A continuación se describirán las realizaciones
de la invención con referencia a los dibujos siguientes.
La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático
de un dispositivo de inyección de combustible de acuerdo con una
realización.
Las figuras 2A y 2B son la primera y segunda
partes, respectivamente, de un diagrama de flujo para explicar el
control del calculo del periodo de control mínimo y el control de la
corrección de inyección de combustible de acuerdo con la
realización.
La figura 3 es una vista aclaratoria del
contenido de los procesos en S108 a S110 en el diagrama de flujo
mostrado en la figura 2.
La figura 4 muestra una curva aproximada obtenida
a través de una aproximación de tres puntos para el cálculo de un
periodo de control mínimo.
Las figuras 5A y 5B son la primera y segunda
partes, respectivamente, de un diagrama de flujo que muestra el
contenido del control ejecutado por una ECU que controla las
distintas partes del motor de combustión interna y que constituye el
dispositivo de control de inyección de combustible.
La figura 6 es un segundo diagrama de flujo que
muestra el contenido del control ejecutado por la ECU.
La figura 7 es un gráfico para explicar el
contenido del control ejecutado por la ECU.
Las figuras 8A y 8B son otros gráficos para
explicar el contenido del control ejecutado por la ECU.
La figura 9 es un gráfico para explicar un
ejemplo de modificación del dispositivo de control de inyección de
combustible al cual se aplica la invención.
La figura 10 es otro gráfico para explicar un
ejemplo de modificación del dispositivo de control de inyección de
combustible al cual se aplica la invención.
La figura 11 es una vista aclaratoria de la
detección de los valores de salida del sensor durante la operación
de aceleración y la operación de ralentización.
La figura 12 es una vista aclaratoria de un
método de detección de un periodo de control mínimo de acuerdo con
el arte relacionado.
La figura 13 es una vista aclaratoria del
deterioro en la precisión de la detección como un problema provocado
en el método de detección de un periodo de control mínimo de acuerdo
con el arte relacionado.
De ahora en adelante se describirán las
realizaciones preferidas del dispositivo de inyección de combustible
de acuerdo con la invención, y con referencia a los dibujos. Las
realizaciones tratan de un caso en el cual el dispositivo de
inyección de combustible de la invención se aplica a un motor Diesel
de un vehículo. El alcance de la aplicación de la invención no está
obviamente limitado a dicha aplicación. La construcción del
dispositivo de inyección de combustible descrito más adelante no
nada más que un ejemplo. Los detalles del dispositivo de inyección
de combustible pueden ser modificados dependiendo de las
especificaciones del motor de combustión interna.
El dispositivo de inyección de combustible de la
realización tiene las válvulas de inyección de combustible 2, un
rail común (cámara de acumulación) 3, una tubería de alimentación de
combustible 4, una bomba de combustible 5, una unidad de control
electrónico 30 que controla las válvulas de inyección de combustible
2, y similares. Este dispositivo de inyección de combustible
suministra una cantidad adecuada de combustible a los cilindros 1a
de un motor de combustión interna 1 con una distribución adecuada de
los tiempos.
Cada una de las válvulas de inyección de
combustible 2 es una válvula de apertura-cierre
controlada electromagnéticamente, que está dispuesta en uno de los
correspondientes cilindros 1a. Los movimientos de apertura de las
válvulas de inyección de combustible 2 están controlados sobre la
base de un programa de inyección de combustible que está preparado
en la unidad de control electrónico 30. El rail común 3 es una
tubería de distribución para suministrar combustible a las válvulas
de inyección de combustible 2, y está acoplado a la bomba de
combustible 5 a través de la tubería de suministro de combustible 4.
La bomba de combustible 5 está accionada rotativamente con la
rotación de un cigüeñal 1b como eje de salida del motor de
combustión interna 1 que se utiliza como fuente motriz. La bomba de
combustible 5 descarga el combustible en el rail común 3 a la
presión de la bomba deseada.
Por el contrario, la unidad de control
electrónico 30 tiene una memoria ROM (memoria de solo lectura) 32,
una memoria RAM (memoria de acceso aleatorio) 33, una CPU (unidad de
proceso central) 34, una memoria EPROM 50 como memoria no volátil,
un puerto de entrada 35, un puerto de salida 36, y similar, los
cuales están interconectados mediante un bus bidireccional 31.
Cada uno de los sensores 39 (sensor NE) de la
posición del cigüeñal que detectan el ángulo de rotación del
cigüeñal 1b, el sensor de presión del rail común 40 que detecta la
presión (presión de inyección de combustible) en el rail común 3, el
sensor de la relación aire-combustible (sensor A/F)
41 dispuesto en el conducto de escape del motor de combustión
interna 1, y similares, están conectados al puerto de entrada 35
bien directamente o por medio de uno de los correspondientes
convertidores A/D 37. Cada una de las válvulas de inyección de
combustible 2 y similares se encuentran conectadas al puerto de
salida 36 a través de uno de los correspondientes circuitos de
control
38.
38.
El programa de control de la apertura de válvulas
de las válvulas de inyección de combustible 2 como programa de
control de inyección de combustible, el programa para corregir las
características operativas, que se explicarán posteriormente, de las
válvulas de inyección de combustible 2, y similares, se encuentran
memorizados en la memoria ROM 32. Las señales de salida introducidas
en el puerto de entrada 35 desde los sensores, la salida de las
señales de control hacia el puerto de salida 36, y similares, son
leídas secuencialmente en la memoria RAM 33. Estas señales están
grabadas temporalmente en la memoria RAM 33. La CPU 34 da salida a
las señales de control, que se generan en el curso de los
procesamientos de la misma, hacia el puerto de salida 36 con una
distribución de tiempos adecuada sobre la base de las señales
grabadas en la memoria RAM 33, de los programas de control grabados
en la memoria ROM 32, y similares. Por ejemplo, la CPU 34 procesa el
control de inyección de combustible en el cual se controlan los
movimientos de las válvulas de inyección de combustible 2.
En la válvula de inyección de combustible así
construida, el combustible en un depósito de combustible (no
mostrado) es bombeado primeramente por la bomba de combustible 5. El
combustible así bombeado es suministrado al rail común 3 a través de
la tubería de suministro de combustible 4. El combustible
suministrado al raíl común 3 es presurizado en el mismo hasta una
presión de combustible predeterminada, y siendo distribuido hacia
las válvulas de inyección de combustible 3. Si las señales de
apertura de las válvulas son enviadas hacia la válvulas de inyección
de combustible 2 sobre la base del control de inyección de
combustible que se procesan en la unidad de control electrónico 30,
se abrirán las válvulas de inyección de combustible 2, y el
combustible en el rail común 3 se inyectará y se suministrará en
cada uno de los cilindros a través de una de las correspondientes
válvulas de inyección de combustible 2.
Según lo descrito en la descripción del arte
relacionado, la "inyección piloto" que es capaz de reducir el
ruido de combustión y suprimir la generación de óxidos de nitrógeno
(NOx) ha llamado la atención de una forma de la tecnología de
inyección múltiple en la cual el combustible se inyecta en una
pluralidad de veces en cada ciclo de combustión. En las tecnologías
de inyección múltiple tipificadas por esta inyección piloto, se
requiere la ejecución de control de inyección de combustible en
forma más fina en comparación con el arte relacionado.
No obstante, las características operativas de
las válvulas de inyección de combustible 2 están correlacionadas con
el control de inyección del combustible y cambian mucho dependiendo
de las tolerancias de fabricación de las mismas, dando lugar al
deterioro por la abrasión de los cuerpos de las válvulas, o
similares. En consecuencia, en el dispositivo de inyección de
combustible de la realización, el "control de calculo del periodo
de control mínimo" para configurar las características operativas
de las válvulas de inyección de combustible 2 se ejecuta como parte
del control de inyección de combustible, tal como es evidente a
partir del diagrama de flujo en la figura 2. Así mismo, el control
de inyección de combustible se efectúa en la forma apropiada
mediante la ejecución del "control de corrección de la inyección
de combustible" en el que se ha determinado un periodo de control
mínimo prescrito en la ejecución del control de inyección de
combustible que se corrige sobre la base de un periodo de control
mínimo calculado por el control de cálculo del periodo de control de
inyección antes mencionado.
En primer lugar, se describirá el control del
cálculo del periodo de control mínimo y el control de la corrección
de la inyección de combustible con antelación a la descripción
detallada del mismo.
En el control del cálculo del periodo de control
mínimo, bajo las circunstancias en que el periodo de control mínimo
tenga que ser calculado, el valor de salida del sensor que cambie de
acuerdo con una cantidad de inyección será leído durante un periodo
que se estime que se corresponda a un estado sin inyección. El valor
de salida del sensor se considerará como un valor de salida del
sensor en el instante en que no se inyecte combustible, y fijándose
como un umbral para el cálculo de un periodo de control mínimo.
Adicionalmente, al menos serán leídos un primer y segundo valores de
salida del sensor que hayan sido detectados bajo condiciones con
distintas magnitudes de inyección de combustible mutuamente
distintas, e interpolándose para obtener una fórmula aproximada. Se
calculará un periodo de control mínimo sobre la base del umbral que
haya sido prefijado y la fórmula aproximada.
Por el contrario, en el control de corrección de
la inyección de combustible, se corrige un periodo de control mínimo
prescrito que está determinado por el control de inyección de
combustible sobre la base de un periodo de control mínimo que haya
sido calculado en el control del calculo del periodo de control
mínimo, de forma que la inyección de combustible sea iniciada
realmente en respuesta al inicio del control de la inyección de
combustible.
Así pues, en el dispositivo de inyección de
combustible de la realización, se calcula un periodo de control
mínimo a partir del valor de salida del sensor, en el instante en
que no se inyecta combustible y en donde al menos un primer y
segundo valores de salida del sensor han sido leídos bajo
condiciones mutuamente distintas. El dispositivo de inyección de
combustible efectúa el control de la inyección apropiada sobre la
base del periodo de control mínimo así calculado.
De ahora en adelante, los detalles del control
del cálculo del periodo de control mínimo y el control de corrección
de la inyección de combustible, se describirán con referencia a la
figura 2. La rutina del procesamiento mostrada más adelante gestiona
un baso en el que el dispositivo de inyección de combustible se
aplica al motor de combustión interna multicilíndrico 1. El sensor
de la posición de giro del cigüeñal 39 que detecta el ángulo
rotacional del cigüeñal 1b se utiliza como un sensor que se utiliza
para el cálculo de un periodo de control mínimo.
El valor de salida del sensor 19 de la posición
del cigüeñal será descrito a continuación. El valor de salida
representa un ángulo de giro (posición) del cigüeñal 1b en cada
instante, pero puede ser leído como un cambio en el valor de salida
correspondiente a una magnitud de inyección del combustible al estar
asociado con el tiempo. Es decir, un incremento en la inyección de
combustible provoca un incremento en la velocidad rotacional del
cigüeñal 1b y una reducción en el tiempo necesario para la rotación
por cada unidad angular de giro. Una disminución en la magnitud de
inyección de combustible provoca una disminución en la velocidad
rotacional del cigüeñal 1b y un incremento en el tiempo requerido
para la rotación por cada unidad angular de giro.
Se observará aquí que el "ángulo de giro
unitario" es un ángulo que puede ser configurado arbitrariamente,
por ejemplo, desde el punto muerto superior (TDC) hasta 50º pasado
el punto muerto superior (ATDC). En la realización, la unidad de
control electrónico 30 para ejecutar la rutina de procesamiento
mostrada más adelante y varios grupos sensores necesarios para la
ejecución de la rutina de procesamiento precisa constituye los
medios de cálculo del periodo de control mínimo y los medios de
corrección de la invención.
En primer lugar, en el cálculo de un periodo de
control mínimo, la unidad de control electrónico 30 determina si el
estado de control de la inyección de combustible en curso es o no un
estado de control de la no inyección (etapa 101 (denominada de ahora
en adelante como "S")). En respuesta al resultado de la
determinación de que el estado de control de la inyección de
combustible en curso es el estado de control sin inyección, la
unidad de control electrónico 30 avanza a la etapa siguiente con el
fin de iniciar el cálculo de un periodo de control mínimo.
En la realización, la presencia de un estado de
control de no inyección se reconoce durante el control de corte del
combustible como un control que se ejecuta en un motor de combustión
interna. Por ejemplo, aunque se ejecute el control de corte del
combustible o bien si un vehículo ha alcanzado un estado de
funcionamiento de ralentización, en el cual se ejecute el control
del corte de combustible, se reconocerá la presencia de un estado de
control sin inyección. Se observará aquí que el control de corte de
combustible es el control de inyección de combustible conocido que
está diseñado para suprimir la inyección de una cantidad excesiva de
combustible y la descarga de componentes no quemados (HC) en un
estado de funcionamiento de ralentización.
A continuación en la etapa 102, con el fin de
configurar los entornos de medida del primer y segundo valores de
salida del sensor, cada uno de los entornos de medida se monitorizan
en asociación con un estado operacional en curso.
Los entornos de medida se monitorizan con el fin
de detectar los valores de salida del sensor bajo un entorno de
medida constante. Si cambian los entornos de medida, cambiarán
también los valores de salida del sensor. En la etapa S102, el
entorno de medida de cada uno de los valores de salida del sensor se
monitorizan en asociación con un estado operacional del motor de
combustión interna 1. Si ambos entornos de media coinciden entre sí,
se permitirá la lectura de los valores de salida del sensor de
acuerdo con una condición (magnitud de la inyección de combustible)
para detectar cada uno de los valores de salida del sensor.
En la realización, como estado operacional del
motor de combustión interna que está siendo monitorizado en el
ajuste de los entornos de medida, se definen como conceptos
principales a monitorizar la velocidad del motor y la presión de
inyección de combustible (presión del raíl común), los cuales están
correlacionado íntimamente con la combustión del combustible
inyectado.
Más específicamente, esto es porque los cambios
en la velocidad del motor afectan a las concentraciones del oxígeno
contenido en los cilindros y conducen a fluctuaciones en el
rendimiento de la combustión. Por el contrario, esto así porque la
presión de inyección del combustible afecta al estado de atomización
durante la inyección del combustible y conduce a cambios en el
rendimiento de la combustión. Así pues, mediante la monitorización
de la velocidad del motor y de la presión de inyección del
combustible que afectan al rendimiento de la combustión, llega a ser
posible configurar el rendimiento de la combustión y reducir el
número de los errores de detección en el entorno de medida de cada
uno de los valores de salida del sensor.
Se observará aquí que la coincidencia mutua de
los entornos de medida no significa una coincidencia numérica
completa de las velocidades del motor o las presiones de inyección
del combustible. Es suficiente que los entornos de medida sean
considerados como coincidentes entre sí con respecto al rendimiento
de la combustión. Por ejemplo, es aceptable que las velocidades del
motor o las presiones de inyección del combustible en el instante en
que se detecten los valores de salida del sensor sean ligeramente
diferentes entre sí.
A continuación, en respuesta al resultado de que
el valor de salida del sensor 39 de la posición de giro se ha
estabilizado con un valor de salida (cantidad de cambio en el valor
de salida de 0) correspondiente a un estado de control de no
inyección (S103), la unidad de control electrónico 30 avanza a la
etapa S103, con el fin de detectar los valores de salida del sensor.
Si el valor de salida del sensor 39 de la posición de giro no ha
llegado a ser igual al valor de salida correspondiente al estado de
control de no inyección, la rutina de procesamiento presente se
terminará temporalmente.
A continuación, la unidad de control electrónico
30 configura un número asignado a uno de los cilindros cuyo periodo
de control mínimo tenga que ser calculado (S104), y detectando
(adquiriendo) un valor de salida del sensor en el instante en que no
se inyecte combustible, es decir, un valor de salida del sensor que
se utilice para calcular un periodo de control mínimo (S105).
Bajo un entorno de medida en el cual los entornos
de medida del primer y segundo valores de salida del sensor
coinciden entre sí (S106), el control de inyección de combustible
con diferentes cantidades de inyección de combustible se ejecuta al
menos dos veces (S107). En el control de inyección de combustible,
el primer y segundo valores de salida del sensor se detectan (se
adquieren) de acuerdo con los valores de salida detectados
(adquiridos) de acuerdo con el control de inyección de combustible
correspondiente (S108).
Debido a que el control de inyección de
combustible que se ejecuta aquí precisa de una inyección de
combustible fiable, se configura un periodo de energetización que es
suficientemente mayor que el periodo de control prescrito en cada
instante. El "periodo de control mínimo prescrito" es un
periodo en el cual las válvulas de inyección de combustible 2 están
accionadas (energetizadas) y en el que la inyección de combustible
puede considerarse como que se ejecuta de acuerdo con un programa de
control grabado en la unidad de control electrónico 30.
A continuación, la unidad de control electrónico
30 deriva una fórmula de aproximación mediante la interpolación del
primer y segundo valores de salida del sensor (S109), y calcula un
periodo de control mínimo para las válvulas 2 de inyección de
combustible sobre la base de un valor de salida del sensor
correspondiente a un valor en el instante en que no se inyecta
combustible y con la formula de aproximación derivada en S109
(S110).
La figura 3 es un gráfico de cálculo del periodo
de control mínimo que se utiliza para calcular un periodo de control
mínimo. En la rutina de procesamiento en curso, este gráfico está
matematizado y grabado en la unidad de control electrónico 30, y los
valores de salida del sensor antes mencionados son leídos en la
unidad de control electrónico 30, por lo que se ejecutan los
procesamientos en las etapas S109 y S110.
Se describirá a continuación el cálculo de un
periodo de control mínimo con referencia a la figura 3. El periodo
de control mínimo se calcula a través de los procesamientos
siguientes. En primer lugar, el eje de abscisas del gráfico indica
el transcurso del tiempo desde el inicio del control de inyección de
combustible (el inicio de la energetización), y el eje de ordenadas
indica la magnitud de cambio en el valor de salida del sensor, es
decir, la magnitud de la inyección. El umbral L en una parte
superior del gráfico es un valor de salida del sensor
correspondiente a un valor en el instante en que no se inyecta
combustible.
En la realización, puesto que el sensor 39 de la
posición de giro del cigüeñal se utiliza como sensor, el sensor
tiene las siguientes características. Es decir, con el umbral L
definido como una línea de base para los cambios del valor de
salida, la cantidad de cambio del valor de salida del sensor se
incrementa en la dirección hacia un área por encima de la línea de
base. En otras palabras, loa cantidad de inyección se incrementa
conforme el valor de la salida llega a ser mayor que el umbral
L.
En primer lugar, en el procesamiento en S109,
después de haber ejecutado el control de la inyección de
combustible, el primer valor de salida del sensor (indicado por un
punto A en la figura 3 y el segundo valor de salida del sensor
(indicado por un punto B en la figura 3), los cuales han sido
detectados bajo las condiciones con magnitudes de inyección de
combustible mutuamente distintas, son leídos sobre el gráfico. La
formula de aproximación K se deriva a partir de estos dos
puntos.
A continuación, en el procesamiento en S110, el
valor de salida del sensor (indicado por un punto C en la figura 3)
en el instante en que no se inyecta el combustible, es decir, un
valor de salida del sensor que haya sido detectado en un estado de
control sin inyección es leído sobre el gráfico como el umbral L
para calcular un periodo de control mínimo. En la formula de
aproximación K, el instante en que la cantidad de cambio en el valor
de salida del sensor llega a ser cero, es decir, un instante en que
la cantidad de inyección de combustible llega a ser cero, es
derivado a partir de una intersección (indicada por un punto X en la
figura 3) con el umbral L. La diferencia entre el instante definido
por la intersección X y el instante en que se inicia la
energetización es considerada como un periodo de control mínimo para
las válvulas de inyección de combustible 2.
Así pues, en la rutina de procesamiento presente,
cuando se calcula un periodo de control mínimo para las válvulas de
inyección 2 de combustible, el valor de salida del sensor
correspondiente a un valor en el instante en que no se inyecta
combustible, se configura como un umbral para el cálculo de un
periodo de control mínimo. Adicionalmente, se deriva una formula de
aproximación por la interpolación de al menos un primer y segundo
valores de salida del sensor que hayan sido detectados, de acuerdo
con el control de inyección de combustible con unas cantidades de
inyección de combustible mutuamente distintas. En el cálculo de un
periodo de control mínimo, el periodo de control mínimo se calcula
sobre la base de la fórmula de aproximación y el umbral.
Así pues, al calcular el periodo de control
mínimo, no hay necesidad de captar los cambios mínimos en el valor
de salida del sensor resultante de la inyección de combustión, y los
valores de salida del sensor pueden ser captados en un rango de
detección en donde puedan ser obtenidos los cambios relativamente
principales en el valor de salida. En consecuencia, el periodo de
control mínimo puede ser configurado con precisión. Es suficiente
que la detección (medida actual) de un valor de salida del sensor
pueda llevarse a cabo tres veces, incluyendo la detección de un
valor de salida del sensor en el instante en que no se inyecte
combustible. Así pues, es corto el tiempo requerido para el cálculo
de un periodo de control mínimo.
A continuación se describirá el control de
corrección de inyección de combustible que sigue S110.
En primer lugar, con el fin de corregir un
periodo de control mínimo prescrito determinado en términos del
control de inyección de combustible sobre la base del periodo de
control mínimo calculado en S110, la unidad de control electrónico
30 calcula la diferencia entre un periodo de control mínimo
prescrito en el cilindro configurado en S104, y el periodo de
control mínimo calculado en S110, es decir, la desviación del valor
de control (S111). A continuación, la unidad de control electrónico
30 corrige el periodo de control mínimo prescrito, con el fin de
reducir la diferencia así calculada (S112), y avanza o retarda el
instante de distribución para iniciar el control de la inyección de
combustible de acuerdo con un incremento o disminución en el periodo
de control mínimo resultante de la corrección (S113). De esta forma
se asegura el inicio de la inyección de combustible en un instante
de la distribución normal para el inicio de la inyección.
Así pues, en la presente rutina del
procesamiento, después de haber sido calculado un periodo de control
mínimo, se corrige el periodo de control mínimo prescrito de forma
tal que se reduzca la diferencia entre el periodo de control mínimo
calculado y el periodo de control mínimo prescrito, y se cambia el
instante de la distribución para el inicio del control de inyección
de combustible de acuerdo con la magnitud de la inyección. En
consecuencia, después de haber terminado la rutina del procesamiento
presente, se inicia con fiabilidad la inyección de combustible en un
instante normal de la distribución para iniciar la inyección.
Se observará aquí que la rutina del procesamiento
antes mencionada no es nada más que un ejemplo y que pueden
modificarse los detalles de la misma.
Por ejemplo, en la rutina del procesamiento antes
mencionada, se deriva una formula de aproximación mediante la
realización en dos veces de la detección de un valor de salida del
sensor, es decir, mediante la detección del primer y segundo
valores de salida del sensor después de haberse iniciado la
inyección del combustible. No obstante, si se aumenta el número de
veces de la detección de un valor de salida del sensor, la precisión
en el cálculo de un periodo de control mínimo queda mejorada en la
forma correspondiente. Más específicamente, tal como se muestra en
la figura 4, es también apropiado que se detecte un tercer valor D
de la salida del sensor así como también un primer valor A de la
salida del sensor y el segundo valor B de salida del sensor, guante
el control de la inyección de combustible con cantidades de
inyección de combustible distintas del primer valor A de salida del
sensor y el segundo valor B de salida del sensor, y que se calcule
un periodo de control mínimo sobre la base de la "aproximación de
tres puntos". Se observará aquí que el punto C en la figura 4
representa un valor de salida del sensor en el instante en que no se
inyecte combustible. En la figura 4, se utilizan los valores de
salida de un sensor (por ejemplo, un sensor de la relación
aire-combustible) cuyo valor de salida del sensor se
desplace hacia abajo en el gráfico con incrementos en la cantidad de
inyección de combustible.
En cuanto a la detección del primer y segundo
valores de salida del sensor, la presente rutina de procesamiento
está diseñada para detectar un valor de salida del sensor mediante
la ejecución del control de inyección de combustible para detectar
un valor de salida del sensor durante el control del corte del
combustible. No obstante, pueden detectarse también por ejemplo el
primer y segundo valores de salida del sensor, cuando el control de
inyección de combustible se ejecute durante la operación de
aceleración o cuando el control de inyección de combustible se
ejecute durante la operación de ralentización con antelación al
inicio del control de corte del combustible. Es decir, la detección
de un valor de salida del sensor que esté relacionado con el cálculo
de un periodo de control mínimo es posible en cada una de las
circunstancias con distintas magnitudes de inyección de combustible.
No se precisa absolutamente que la detección de un valor de salida
del sensor se lleve a cabo cuando no se encuentre inyectándose el
combustible.
Se hará referencia ahora a los diagramas de flujo
que muestran otra realización de la invención. Las figuras 5 y 6
muestran el control de inyección del combustible que se ejecuta por
la unidad de control electrónico 30. Esta rutina constituye una
parte del control de inyección de combustible, más específicamente,
una parte para el aprendizaje de las característicos de la inyección
de las válvulas de inyección de combustible 2, y que se activan por
ejemplo en la sincronización con el ángulo de giro. La rutina puede
ser activada en intervalos de aproximadamente 180º del ángulo de
giro del cigüeñal, es decir, substancialmente en los intervalos
tales que la inyección de combustible se lleve a cabo
secuencialmente mediante el desplazamiento del cilindro al cual se
tiene que inyectar el combustible. Aunque no se muestran, los
controles que se ejecutan por una ECU de un motor Diesel utilizado
en general para las distintas partes del mismo se ejecutan también
obviamente por la unidad de control electrónico 30. En S201 a S203,
se determina si se ha alcanzado o no la sincronización de tiempos
para llevar a cabo la inyección de combustible con fines de
aprendizaje. En S201, se determina si el acelerador ha sido
desactivado o no con la inyección de combustible detenida, es decir,
si la abertura de la válvula del acelerador es del 0% o no la
inyección de combustible detenida. Así pues, si la operación procede
con el control de corte de la inyección de combustible en el
instante en que se lleva a cabo la inyección de combustible normal
para obtener potencia motriz durante la desaceleración o después de
la ralentización en el instante de la parada del vehículo, el
resultado en S201 cambia para ser positivo. Si el resultado en S201
se vuelve positivo, la operación avanza hacia S202.
En S202 se capturan la velocidad del motor y la
presión de inyección, y se determina si son iguales o no con los
valores predeterminados, respectivamente. Los valores
predeterminados se almacena en la memoria ROM 32 por adelantado, y
se configuran como la velocidad del motor para el aprendizaje, y la
presión de la inyección para el aprendizaje, respectivamente. Esto
se debe al propósito de impedir que el valor de salida del sensor
pueda estar afectado por un estado del motor y permitir la
dispersión resultante solo de las diferencias individuales entre las
válvulas de inyección de combustible 2 que puedan provocar un valor
de salida del sensor para un cierto periodo de control. Debido a que
la velocidad del motor y la presión de inyección afectan de forma
notable el estado de la combustión del combustible inyectado, puede
reducirse la carga de control impuesta en la determinación de si el
motor se encuentra o no en un estado operacional predeterminado,
mientras que se previene en forma suficiente que un valor de salida
del sensor pueda estar afectado por un estado operacional del motor.
Esta es la razón para dirigir la atención a la velocidad del motor y
a la presión de la inyección. Más específicamente, la velocidad del
motor afecta a la concentración de oxígeno contenido en los
cilindros, y tiene influencia en el rendimiento de la combustión.
La presión de la inyección afecta al estado de atomización en el
instante de la inyección de combustible y tiene influencia en el
rendimiento de la combustión.
Al determinar si la velocidad del motor y la
presión de inyección son iguales a o no con los valores
predeterminados respectivamente, no se precisa que sean exactamente
iguales a los valores predeterminados respectivamente. Es decir, es
aceptable que la velocidad del motor y la presión de inyección sean
más altas o más bajas que los valores predeterminados
respectivamente con una cierta tolerancia. Es aceptable que la
velocidad del motor y la presión de la inyección sean los valores
predeterminados +/- la tolerancia. De hecho, la tolerancia se
almacena en la memoria ROM 32 por adelantado.
Si el resultado en S202 es positivo, la operación
avanza a la etapa S203.
En la etapa S203 se exponen un proceso de los
medios de prohibición de la inyección de combustible con fines de
aprendizaje. En S203 se determina si el valor de salida del sensor
ha retornado o no al punto cero. Esto es porque la medida antes
mencionada con el fin de aprendizaje se tiene que llevar a cabo en
un estado exento de la influencia de la inyección de combustible
siguiente. La influencia de la inyección de combustible siguiente
permanece en la velocidad del motor durante un momento, por ejemplo,
debido a la inercia del motor. En consecuencia, en el caso en que
se utilice la velocidad del motor como valor de salida del sensor,
existe el temor de que el valor de salida del sensor no haya
retornado al punto cero a pesar de ser un estado sin inyección. Se
requieren algunos pocos ciclos hasta que el gas que queda en los
cilindros pueda ser eliminado. En consecuencia, en el caso en que se
utilice la concentración de oxígeno como valor de salida del sensor,
existe el temor a que el valor de salida del sensor no haya
retornado al punto cero a pesar del estado sin inyección. Así pues,
mediante la confirmación de que el valor de salida del sensor haya
retornado al punto cero con antelación a la inyección basándose en
el aprendizaje, puede mejorarse la fiabilidad del aprendizaje. Más
específicamente, se hace la determinación dependiendo de si el valor
de salida del sensor se haya estabilizado o no, es decir, de si las
fluctuaciones en el valor de salida hayan tenido o no una
convergencia. Si el resultado en S203 se convierte en positivo, la
operación procederá con la etapa S204.
Si el resultado en S201 y S203 se convierte en
negativo, retornará a la operación.
Los procesamientos tales como los medios de
configuración del estado de la inyección se ejecutan en S204 y S205.
En S204, se configura un número asignado a cada uno de los cilindros
en los que se tiene que inyectar el combustible subsiguientemente.
Debido a que el control de corte de la inyección de combustible se
ejecuta en S201, se configura el número de los cilindros a los
cuales se inyectará el combustible en el caso de llevar a cabo la
inyección de combustible normal para la obtención de potencia.
En S205, se configura un periodo de control para
las válvulas de inyección de combustible 2. En el caso de válvulas
de inyección de combustible que estén equipadas con actuadores
operados por solenoide, de forma que puedan abrirse o cerrarse, el
periodo de control es un periodo en el cual se energetizan los
solenoides. En el caso de válvulas de inyección de combustible que
estén equipadas con actuadores piezoeléctricos, el periodo de
control es un periodo de retención de la carga, es decir, un periodo
entre un instante en que los actuadores piezoeléctricos se cargan
con electricidad y un instante en que los actuadores piezoeléctricos
se descargan de la electricidad. Se selecciona uno de los tres
niveles \tau0, \taua y \taub como periodo de control. Para
cada uno de los cilindros, se graba si se ha hecho o no una
selección. Para el cilindro seleccionado en S204, se seleccionará
uno de los niveles que no haya sido configurado. Las magnitudes de
\tau0, \taua y \taub serán descritas más adelante.
Así pues, la señal de control es un valor de
salida hacia las válvulas de inyección de combustible 2 para el
periodo de control así configurado, y el valor de salida del sensor
en dicho instante es almacenado (S206). De hecho, el valor de salida
del sensor se captura con un retardo predeterminado con respecto a
la señal de control, de forma que el valor de salida del sensor
refleje el grado de combustión del combustible inyectado
correspondiente a la magnitud de inyección de combustible. En la
siguiente descripción, se supondrá que S0 representa un valor de
salida del sensor en el instante en que el periodo de control es
\tau0, y en donde Sa representa un valor de salida del sensor en
el instante en que el periodo de control es \taua, y en donde Sb
representa un valor de salida del sensor en el instante en que el
periodo de control es \taub. Tal como se describirá más adelante,
estos datos tiene por objeto especificar las características de la
inyección de las válvulas de inyección de combustible 2 en las
operaciones, incluyendo el cálculo de interpolación (de ahora en
adelante estos datos serán denominados algunas veces como los
"datos de cálculo de interpolación").
En S207, se determina si la adquisición de los
datos de calculo de interpolación se ha completado o no. Esta
determinación se hace dependiendo de si los datos de cálculo de
interpolación han sido adquiridos o no para la totalidad de \tau0,
\taua y \taub para el cilindro seleccionado en S204.
Si el resultado en S207 se convierte en positivo,
la operación avanza hacia la etapa S208, y la inyección de
combustible con fines de aprendizaje no se lleva a cabo todavía para
cualquiera de los periodos \tau0, \taua y \taub. Si el
resultado en S207 es negativo, se retornará a la operación.
En S208, al igual que para el cilindro
seleccionado en S204, se calcula un periodo de control \tauc
correspondiente a una cantidad de inyección predeterminada Qsr a
través de la interpolación de acuerdo con la fórmula (1) utilizando
el valor de salida del sensor adquirido S0, Sa, y Sb. En la fórmula
(1), S representa un valor de salida del sensor correspondiente a la
cantidad de inyección predeterminada Qst.
(1)\tau c = [
(\tau b - \tau a) / (Sb - Sa) ] x (S - Sa) + \tau a
...
Los periodos de control \tau0, \taua y
\taub se configuran de la forma siguiente. Tal como se muestra en
la figura 7, \tau0 representa un periodo de control en el cual no
se lleva a cabo nunca la inyección, es decir, un periodo que es
suficientemente más corto que un periodo de control mínimo
(energetización) con antelación al inicio real de la inyección (en
la figura 7, aunque el periodo de energetización de la válvula de
inyección de combustible representa un periodo de control para las
válvulas de inyección de combustible equipadas con actuadores
operados por solenoides, se obtiene obviamente un grafico más o
menos similar en el caso de los inyectores equipados también con
actuadores piezoeléctricos. Lo mismo será cierto para la descripción
siguiente). En la figura 7, \taua y \taub representan periodos
de control mutuamente distintos en los que el combustible se inyecta
en forma fiable. En un periodo en el cual no se inyecta combustible,
el valor de salida del sensor es constante. En un periodo en el cual
se inyecta combustible, la diferencia entre el valor de salida del
sensor en el instante en que no se inyecta combustible aumenta de
acuerdo con una magnitud de inyección de combustible. En
consecuencia, si se supone que \DeltaS representa la diferencia
entre el valor de salida del sensor correspondiente a la cantidad de
inyección predeterminada Qst y el valor de salida del sensor en el
instante en que no se inyecta combustible, se obtendrá la fórmula
(2). La diferencia \DeltaS puede ser calculada por adelantado a
través de un experimento o similar.
(2)S = S0 +
\Delta S
...
En S209, se precisa de una desviación
\Delta\tauc del periodo de control para la obtención de la
cantidad de inyección Qst a partir de un valor de control, calculado
de acuerdo con la fórmula (3). En la formula (3), \tauc0
representa un periodo de control de referencia correspondiente a una
cantidad de inyección Qst, y que está grabado en la memoria ROM 32
por adelantado conjuntamente con \DeltaS o similar.
(3)\Delta\tau
c = \tau c - \tau c0
...
En S210, la desviación \Delta\tauc del valor
de control calculado en S209 y el número asignado al cilindro
seleccionado en S204 están grabados en la memoria no volátil 50 como
un par y estando memorizados en la misma. A continuación, se retorna
a la operación.
En S301 y S302, se ejecutan los procesamientos
tales como los medios de corrección. En S301, el número asignado al
cilindro y la desviación \Delta\tauc del valor de control
correspondiente al número asignado al cilindro son leídos en la
memoria no volátil 50. En S302, se corrige el valor de control.
Esta corrección se realiza mediante la adición de la desviación
\Delta\tauc del valor de control al valor de control del periodo
de control que haya sido calculado a partir de la apertura del
acelerador o similar. Las figuras 8A y 8B muestran una relación
entre el periodo de control \tau y la cantidad de inyección Q. La
figura 8A muestra un estado de precorrección, y la figura 8B muestra
un estado de post-corrección. La operación obtenida
a partir de la corrección se describirá a continuación con
referencia a las figuras 8A y 8B.
En la figura 8A, si el periodo de control para
iniciar la inyección se desvía debido a las diferencias individuales
entre las válvulas de inyección de combustible 2 o similar, la línea
que indica una relación entre la cantidad de inyección en curso y el
periodo de control fluctuará con respecto a la línea que indica una
relación entre la cantidad de inyección y el valor del control del
periodo de control. Como resultado de ello, \tauc no se
encontrará en la línea de indicación de la relación entre la
cantidad de inyección y el valor de control del periodo de control.
Cuando la cantidad de inyección de combustible sea el valor
predeterminado Qst, el periodo de control en curso \tauc se
desviará del valor de control en \Delta\tauc. En consecuencia,
se generará un error de regulación.
Al efectuar la corrección, la desviación
\Delta\tauc del valor de control del periodo de control de
precorrección se sumará al valor de control. Así pues, aunque la
curva característica de indicación de la relación entre la cantidad
de inyección en curso y el periodo de control hayan fluctuado como
resultado de las diferencias individuales entre las válvulas de
inyección de combustible 2 o similares, se desplazará la línea de
indicación de la relación entre la cantidad de inyección y el valor
del control del periodo de control. Como resultado de ello, la curva
característica y la línea coincidirán entre sí, por lo que llegará a
ser posible mejorar la precisión de la regulación.
En particular, el periodo de control \tau se
optimiza cuando se precisa de la inyección de la cantidad de
inyección predeterminada Qst. En consecuencia, es apropiado que la
cantidad de inyección predeterminada Qst sea una cantidad de
inyección a regular de la forma más precisa. Por ejemplo, esta
cantidad de inyección puede ser configurada de la forma que sigue a
continuación. Se lleva a cabo la inyección múltiple en la cual la
inyección de combustible correspondiente a un ciclo del motor en una
pluralidad de veces. Como un tipo de inyección múltiple, la
inyección piloto se lleva a cabo con antelación a la inyección
principal. Debido a que la inyección piloto se lleva a cabo para
mejorar el perfil de la velocidad de inyección, la cantidad de
inyección es una cantidad despreciable de aproximadamente 1
mm^{3}/st. En consecuencia, el error de regulación de un cierto
porcentaje del mismo afecta notablemente a las propiedades de
emisión (NOx, humos, HC), consumo de combustible, ruido, y
similares. Así pues, si la cantidad de inyección predeterminada Qst
está configurada como la cantidad de inyección para la inyección
piloto, y si \DeltaS correspondiente a la cantidad de inyección
predeterminada Qst se calcula por adelantado, la precisión de
regulación puede ser mejorada realmente durante la inyección piloto
que requiera la precisión de regulación más alta. Así pues, se
almacena el cambio \DeltaS en el valor de salida del sensor
correspondiente a la cantidad de inyección predeterminada Qst, y el
valor de salida del sensor S en donde la cantidad de inyección es
igual a la cantidad de inyección predeterminada Qst que se estime
sobre la base del valor de salida del sensor S0 y el cambio
\DeltaS en el valor de salida del sensor, por lo que la corrección
se optimiza bajo el punto de vista de la inyección de combustible
de la cantidad de inyección Qst. En consecuencia, es posible
suprimir eficientemente un deterioro en las propiedades de emisión,
el deterioro en el consumo de combustible, ruido y similares.
Esta desviación \Delta\tauc del valor de
control del periodo de control puede ser medida sin estar afectada
por el paso de la cantidad de desplazamiento o similares en el caso
de la solicitud de patente japonesa publicada número
2001-90580.
El alcance de la desviación \Delta\tauc
respecto del valor de control es conocido en forma aproximada. Así
pues, dependiendo de como configurar \taua y \taub por
adelantado, es apropiado que \tauc sea calculado a través de la
interpolación como en el ejemplo mostrado en la figura 7 o bien que
\tauc sea calculado a través de la extrapolación tal como se
muestra en la figura 9.
En lugar de la interpolación basándose en los
datos de dos puntos, es apropiado también que \tauc sea calculado
por la especificación de una curva característica en un periodo de
inyección a través de la medida de tres o más puntos tal como se
muestra en la figura 10. La curva característica puede estar
especificada, por ejemplo, por la aplicación de un método de raíz
cuadrática mínima para los N pares de (Sk, \tauk).
La desviación \tauc se calcula cuando la
presión de inyección es igual al valor predeterminado. No obstante,
al efectuar la corrección en S302, la cantidad de corrección puede
ser ajustada de acuerdo con una presión de inyección en dicho
instante. Al ajustar la cantidad de corrección de acuerdo con la
cantidad de inyección en dicho instante, es apropiado también que
puedan configurarse una pluralidad de valores predeterminados para
la presión de inyección en S202 durante el control de aprendizaje,
de forma que la desviación \tauc pueda ser obtenida por el cálculo
de los valores de salida del sensor S0, Sa, Sb para cada uno de los
valores predeterminados y para cada uno de los cilindros, y de forma
que la cantidad de corrección correspondiente a cada una de las
presiones de inyección correspondientes a cada una de las presiones
de inyección pueda obtenerse a partir de una de la pluralidad de
desviaciones a través de la interpolación.
Alternativamente, es apropiado también que el
valor predeterminado para la presión de inyección en S202 esté
configurado como una presión de inyección que precise de una
precisión de regulación particularmente alta, y que el valor de
control del periodo de control sea corregido solo cuando la presión
de inyección asuma este valor. En este caso, no se precisa
absolutamente que la presión de inyección para corregir el valor de
control pueda coincidir exactamente con el valor predeterminado. Al
igual que en el caso de S202, es suficiente que la presión de
inyección para corregir el valor del control pueda estar dentro de
un rango permisible.
El gradiente de la curva característica, es
decir, (\taub - \taua) / (Sb - Sa) en la fórmula (1) depende la
velocidad de flujo de combustible inyectado desde los agujeros de
inyección de las válvulas de inyección de combustible 2. Esta
velocidad de flujo de combustible fluctúa debido a las diferencias
individuales entre las válvulas de inyección de combustible 2 o por
un deterioro de las mismas. Al corregir el periodo de control
\tau es apropiado que cambie su gradiente así como también las
cantidades de desplazamiento a tener en cuenta como valores de
corrección. Más específicamente, se calcula una relación del
(\taub - \taua) / (Sb - Sa) con el gradiente de referencia de la
curva característica de precorrección, multiplicándola por una
diferencia entre \tauc y el periodo de control de precorrección
\tau correspondiente a la cantidad Qst de inyección
predeterminada, y se configura como una cantidad de desviación
\Delta\tau'. Se obtiene un periodo de control de postcorrección
mediante la adición de ambas cantidades de desviación
\Delta\tauc y \Delta\tau' al periodo de control de la
precorrección.
Se describirá a continuación la detección de un
valor de salida del sensor durante la operación de aceleración y la
operación de ralentización. Por ejemplo, tal como se muestra en la
figura 11, el primer valor A de salida del sensor se detecta durante
la operación de aceleración, y después se detecta un segundo valor B
de salida del sensor durante la operación de ralentización. Mediante
la lectura de estos valores de salida sobre el mapa mostrado en la
figura 3, se deriva la fórmula de aproximación K. El periodo de
control mínimo que se precisa para la inyección de combustible de
las válvulas 2 de inyección de combustible se calcula a partir de la
fórmula de aproximación K y de una intersección con el umbral L como
un valor de salida del sensor en el instante en que no se inyecta
combustible. En este caso, es deseable que el primer valor A de
salida del sensor y el segundo valor B de salida del sensor sean
detectados bajo el mismo entorno de medida.
En las realizaciones antes mencionadas, el sensor
de posición de giro del cigüeñal 39 se utiliza como un sensor cuyo
rango en el valor de salida se corresponde con la cantidad de
inyección de combustible. Incluso en el caso en que se utilice el
valor de salida del sensor de la relación
aire-combustible (sensor Aire/Combustible) dispuesto
en el conducto de escape, el valor de salida de un sensor de
aceleración (sensor G o sensor de golpes) dispuesto en un bloque
motor o similar del cuerpo del motor, un valor de salida de un
sensor de presión de combustión instalado en cada uno de los
cilindros, o similares, el periodo de control mínimo puede ser
calculado de acuerdo con la rutina de procesamiento anteriormente
mencionada.
El sensor para la detección de un estado
operacional, tal como un sensor de presión, como sensor de apertura
del acelerador, o similar, pueden ser también utilizados.
Como es común en los sensores antes mencionados,
estos sensores tiene tales características que el valor de salida
de cada uno de los mismos puede cambiar de acuerdo con la cantidad
de inyección de combustible. Es decir, en el caso de un sensor de la
relación aire-combustible, la relación de
aire-combustible del gas de escape (concentración de
oxígeno) cambiará de acuerdo con la cantidad de inyección de
combustible. Así pues, si se detecta un cambio en la relación de
aire-combustible en este gas de escape, puede
obtenerse un cambio en el valor de salida correspondiente a la
cantidad de inyección de combustible. En el caso de un sensor de
aceleración, la magnitud de los movimientos de balanceo del cuerpo
del motor cambia de acuerdo con la cantidad de inyección de
combustible. Así pues, el cambio en el valor de salida
correspondiente a la cantidad de inyección de combustible puede
obtenerse mediante la detección de una magnitud de los movimientos
de balanceo del cuerpo del motor. En el caso de un sensor de presión
de combustible, la presión de combustión en cada uno de los
cilindros cambia también de acuerdo con la cantidad de la inyección
de combustible. Así pues, el cambio en el valor de salida
correspondiente a la cantidad de inyección de combustible puede
obtenerse mediante la detección de la presión de combustión.
Es decir, es deseable que se utilice un sensor
que proporcione el valor de la presión de combustión, una cantidad
de cambio del cuerpo del motor , el estado del gas de escape, y la
energía cinética del cuerpo del motor como valor de salida del
sensor, utilizándose para calcular un periodo de control mínimo.
En las realizaciones antes mencionadas, al leer
el primero y segundo valores de salida del sensor, no se determina
en particular el intervalo en el cual se detectan estos valores. Por
ejemplo, no obstante, en el caso en que se detecte un cambio en la
relación de aire-combustible del gas de escape como
un valor de salida del sensor, durante un tiempo determinado después
de la detección del primer valor de salida del sensor, permanecerá
la influencia de la inyección del combustible resultante de la
detección. Así pues, el segundo valor de salida del sensor a
detectar subsiguientemente será detectado en un periodo en el cual
la influencia de la inyección de combustible en el primer valor de
salida del sensor podrá considerarse como que ha efectuado la
convergencia. Es decir, es deseable que el segundo valor de salida
del sensor sea leído en un periodo en el cual la influencia del
control de inyección de combustible por la lectura del primer valor
de salida del sensor pueda considerarse como inexistente. En este
caso, los cambios en el valor de salida correspondiente a la
cantidad de inyección de combustible en cada instante pueden ser
detectados con precisión para ambos valores de salida del
sensor.
Aunque la invención se aplica a un motor Diesel
en las realizaciones antes mencionadas, el alcance de la aplicación
de la invención no está limitado obviamente a los motores Diesel.
Por ejemplo, la invención es útil también en los motores de gasolina
capaces de una combustión pobre y similar.
Esto es debido a los antecedentes siguientes. En
un motor de gasolina que permita la combustión pobre, se forma un
torbellino del flujo de aire en los cilindros, y la inyección de
combustible se realiza por los medios de las válvulas de inyección
de combustible 2 con una distribución de tiempos adecuada durante la
generación del flujo de aire. Es decir, en un motor de gasolina que
permita la combustión pobre, el periodo de control mínimo de las
válvulas de inyección de combustible 2 necesita que sea configurado
con precisión con el fin de obtener la mezcla más adecuada que se
precise en cada instante. A este respecto, la invención intenta
efectuar el control de la inyección de combustible en forma
apropiada por los medios de un control de calcula del periodo de
control mínimo y para el control de la corrección de la inyección de
combustible. Así pues, la invención puede considerarse como unos
medios efectivos para obtener la mezcla más adecuada en un motor de
gasolina que permita la combustión pobre.
Aunque las válvulas de inyección de combustible
2 accionadas electromagnéticamente han sido adoptadas como un
ejemplo en las realizaciones antes mencionadas, la invención es
aplicable obviamente a los inyectores de inyección de combustible
accionados por elementos piezoeléctricos (válvulas de inyección de
combustible piezoeléctricas) y también a las similares.
El periodo de control de las válvulas de
inyección de combustible piezoeléctricas significa el intervalo
entre un periodo de carga y un periodo de descarga de un actuador
piezoeléctrico, en otras palabras, es un periodo de retención de la
carga del actuador piezoeléctrico.
Tal como se ha descrito anteriormente, la
invención hace posible el poder proporcionar un arte para detectar
con precisión un periodo de control mínimo para las válvulas de
inyección de combustible en un dispositivo de inyección de
combustible de un motor de combustión interna dentro de un periodo
corto, y un arte para corregir con precisión el control de la
inyección de combustible de acuerdo con un periodo de control mínimo
que haya sido detectado.
La invención es aplicable en forma independiente
del número de cilindros, del tipo o uso del motor de combustión
interna, y de otros factores similares.
Claims (17)
1. Un dispositivo de control de la inyección de
combustible para un motor de combustión interna (1) que provoca que
las válvulas de inyección (2), las cuales están accionadas por una
señal de control, la cual tiene un periodo de control que es mayor
que un periodo de control mínimo, que se precisa necesariamente para
iniciar realmente la inyección de combustible por la señal de
control, y cuyo combustible de inyección y su cantidad corresponde a
un periodo de control de las válvulas de inyección de combustible
(2), lleven a cabo la inyección de combustible para el aprendizaje
de las características de inyección de las válvulas de inyección de
combustible (2), caracterizado porque comprende:
un sensor cuyo valor de salida cambia de acuerdo
con la cantidad de combustible inyectado desde las válvulas de
inyección de combustible (2);
medios de almacenamiento (32, 33, 50) que
almacenan, como un cambio de referencia en el valor de salida, un
cambio (\DeltaS) en un valor de salida del sensor, el cual
corresponde a una cantidad de inyección predeterminada (Qst);
medios de configuración de la condición de
inyección (S206) que adquieren un valor de salida (S0) del sensor
mediante el ajuste del periodo de control como un periodo de no
inyección (\tau0) que es más corto que un periodo de control
mínimo con antelación al inicio real de la inyección, y que adquiere
los valores de salida (Sa, Sb) del sensor, mediante el ajuste del
periodo de control como una pluralidad de periodos de inyección
(\taua, \taub) que sean más largos que el periodo de control
mínimo y que sean diferentes en longitud, durante la inyección de
combustible para el aprendizaje de las características de
inyección;
medios de estimación del valor de salida del
sensor (S206) que estiman un valor de salida del sensor (S) en el
caso en el que la cantidad de inyección de combustible sea igual a
la cantidad de inyección predeterminada (Qst) sobre la base de un
valor de salida (S0) del sensor, en el caso en el que el periodo de
control esté dentro del periodo de no inyección y sobre la base del
cambio de referencia (\DeltaS) en el valor de salida;
medios de estimación de la curva característica
(S208) que estiman una curva característica de indicación de una
relación entre el valor de salida del sensor y el periodo de control
en un periodo de inyección sobre la base de los valores de salida
del sensor correspondiente a los periodos de inyección; y
medios de corrección (S302) que corrigen el
periodo de control de forma tal que el valor de salida del sensor
(S) estimado por los medios de estimación (30) del valor de salida
del sensor corresponde a un periodo de control (\tauc) en el
instante en que la cantidad de inyección predeterminada (Qst) sea
necesaria en la curva característica de indicación de la relación
entre el valor de salida del sensor y el periodo de control.
2. El dispositivo de control de inyección de
combustible para el motor de combustión interna (1) de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizado porque:
los medios de corrección (S302) calculan un
periodo de control (\tauc) correspondiente al valor de salida del
sensor estimado (S) sobre la curva característica de indicación de
la relación entre el valor de salida y el periodo de control y
ejecutando la corrección de desfase del periodo de control en forma
tal que contrapese los cambios en el periodo calculado
(\tauc).
3. El dispositivo de control de inyección de
combustible para el motor de combustión interna (1), de acuerdo
con la reivindicación 2, caracterizado porque:
los medios de corrección (S302) están diseñados
para corregir el periodo de control de las válvulas de inyección de
combustible (2) de acuerdo con un periodo de control de
precorrección de forma tal que se contrapesen los cambios en el
gradiente de la curva característica de indicación de la relación
entre el valor de salida del sensor y el periodo de control.
4. El dispositivo de control de inyección de
combustible para el motor de combustión interna (1) de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
porque comprende:
medios de detección del estado operacional (S302)
que detecten un estado operacional del motor de combustión interna
(1); y
medios de prohibición de inyección de combustible
con fines de aprendizaje (S203) que prohíban la inyección de
combustible para el aprendizaje de las características de inyección
si el estado operacional detectado por los medios de detección del
estado operacional (S202) no es un estado operacional
preconfigurado.
5. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque:
\newpage
el sensor es un sensor de presión interno de
cilindro (40) que detecta las presiones en los cilindros del motor
de combustión interna (1).
6. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque:
el sensor es un sensor de golpes (39) que detecta
el golpeteo del motor de combustión interna (1).
7. Un dispositivo de control de inyección de
combustible para un motor de combustión interna (1) que comprende
válvulas de inyección de combustible (2) que precisan de un periodo
de control el cual es mayor que un periodo de control mínimo, y
necesariamente para iniciar realmente la inyección de combustible,
un sensor cuyo valor de salida cambie de acuerdo con una cantidad de
combustible inyectado desde las válvulas de inyección de combustible
(2), y unos medios de cálculo del periodo de control mínimo (30) que
calculen un periodo de control mínimo de las válvulas de inyección
de combustible (2) que sea necesario hasta que se inicie la
inyección de combustible desde las válvulas de inyección de
combustible (2), sobre la base de un cambio en el valor de salida
del sensor, caracterizado porque:
los medios de calculo del periodo de control
mínimo (30) configuran un valor de salida (S0) del sensor (39)
correspondiente a un valor en el instante en que no se inyecte
combustible como un umbral para calcular el periodo de control
mínimo, derivándose una formula de aproximación para la
interpolación al menos del primer y segundo valores de salida del
sensor (Sa, Sb) que hayan sido detectados bajo condiciones con
cantidades de inyección de combustible mutuamente distintas, y
calculando el periodo de control mínimo sobre la base del umbral
(S0) y la fórmula de aproximación en el calculo del periodo de
control mínimo.
8. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado
porque:
los medios de calculo del periodo de control
mínimo (30) miden realmente el valor de salida del sensor (S0)
correspondiente a un valor en el instante en que no se inyecta
combustible, y configurando el valor de salida del sensor (S0) como
un umbral para calcular el periodo de control mínimo, bajo
circunstancias en que se tiene que calcular el periodo de control
mínimo.
9. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con la reivindicación 7 ú 8,
caracterizado porque:
el sensor da salida a un valor de la presión de
combustión, cantidad de cambio en la velocidad del motor, estado
del gas de escape, y energía cinética del cuerpo del motor como
valor de salida del sensor.
10. El dispositivo de control de la inyección de
combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9,
caracterizado porque:
los medios de calculo del periodo de control
mínimo (30) monitorizan los entornos de medida del valor de salida
del sensor en los periodos respectivamente en asociación con un
estado operacional del motor de combustión interna (1), y detectando
el valor de salida del sensor de acuerdo con una condición
individual para la detección de cada uno de los valores de salida
del sensor si los entornos de medida coinciden entre sí.
11. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a
10, caracterizado porque:
el segundo valor de salida del sensor, que uno de
los valores de salida del sensor para los periodos de control, es
detectado cuando se haya detectado la influencia de la inyección de
combustible en un primer valor de salida del sensor con antelación
al segundo valor de salida del sensor considerándose que hayan
tenido convergencia.
12. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a
11, caracterizado porque comprende:
medios de corrección (S302) que corrigen un
periodo de control mínimo prescrito determinado para el control de
la inyección de combustible sobre la base del periodo de control
mínimo calculado por los medios de cálculo del periodo de control
mínimo (30), de forma tal que la inyección de combustible se inicie
realmente en respuesta al inicio del control de la inyección de
combustible.
13. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con la reivindicación 12,
caracterizado porque:
en el caso en el que el motor de combustión
interna (1) sea un motor de combustión interna multicilíndrico (1) y
en el que cada una de las válvulas de inyección de combustible estén
dispuestas en los cilindros correspondientes, los medios de calculo
del periodo de control mínimo (30) calcularán el periodo de control
mínimo desde el inicio del control hasta el inicio de la inyección
para cada uno de los cilindros, y los medios de corrección (S302)
corregirán individualmente el control de inyección de combustible
correspondiente a cada uno de los cilindros sobre la base del
periodo de control mínimo calculado para cada uno de los
cilindros.
14. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a
13, caracterizado porque:
el sensor es un sensor de la posición de giro del
cigüeñal que detecta un ángulo rotacional del cigüeñal del motor de
combustión interna (1).
15. El dispositivo de control de inyección de
combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a
13, caracterizado porque:
el sensor es un sensor de la relación
aire-combustible (41) que está dispuesto en un
conducto del escape del motor de combustión interna (1).
16. Un método de control de un dispositivo de
inyección de combustible para un motor de combustión interna (1) que
provoca que las válvulas de inyección (2), las cuales están
accionadas por una señal de control, la cual tiene un periodo de
control que es mayor que un periodo de control mínimo, que se
precisa necesariamente para iniciar realmente la inyección de
combustible por la señal de control, y cuyo combustible de inyección
y su cantidad corresponde a un periodo de control de las válvulas de
inyección de combustible (2), lleven a cabo la inyección de
combustible para el aprendizaje de las características de inyección
de las válvulas de inyección de combustible (2),
caracterizado porque comprende:
una etapa de almacenamiento para almacenar, como
cambio de la referencia en el valor de salida, un cambio (\DeltaS)
en un valor de salida del sensor, el cual corresponda a una cantidad
de inyección predeterminada (Qst);
una etapa de configuración de la condición de
inyección (S206) para configurar el periodo de control como periodo
sin inyección que pueda ser considerado como más corto que el
periodo de control mínimo con antelación al inicio real de la
inyección, configurando el periodo de control como una pluralidad
de periodos de inyección que sean distintos en longitud y que puedan
ser considerados como más largos que el periodo de control mínimo, y
adquiriendo un valor de salida del sensor (39) para cada uno de los
periodos, durante la inyección de combustible para el aprendizaje de
las características de inyección;
una etapa de estimación de la curva
característica (S208) de estimación de un valor de salida del sensor
(S) en el caso en el que la cantidad de inyección de combustible
sea igual a la cantidad de inyección predeterminada (Qst), sobre la
base del valor de salida del sensor (S0), en el caso en el que el
periodo de control esté dentro del periodo sin inyección, y sobre la
base del cambio de referencia (\DeltaS) en el valor de salida, y
estimando una curva característica de indicación de una relación
entre el valor de salida del sensor y el periodo de control en un
periodo de inyección sobre la base de un valor de salida del sensor
correspondiente a cada uno de los períodos de inyección; y
una etapa de corrección (S302) de la corrección
de un periodo de control, de forma tal que el valor de salida del
sensor (1) estimado en la etapa de estimación del valor de salida
del sensor (30) se corresponda a un periodo de control (\tauc) en
el instante en que se precise la cantidad de inyección
predeterminada (Qst) sobre la curva característica indicando la
relación entre el valor de salida del sensor y el periodo de
control.
17. Un método para controlar un dispositivo de
control de la inyección de combustible para un motor de combustión
interna (1) que comprende válvulas de inyección de combustible (2)
que precisa de un periodo de control que es superior a un periodo de
control mínimo, y necesariamente para iniciar realmente la inyección
de combustible, un sensor (39) cuyo valor de salida cambia de
acuerdo con una cantidad de combustible inyectado desde las válvulas
de inyección de combustible (2), y una etapa de calculo del periodo
de control mínimo (30) que calcula un periodo de control mínimo de
las válvulas de inyección de combustible (2) que se precisa hasta
que se inicie la inyección de combustible de las válvulas de
inyección de combustible (2), caracterizado porque:
la etapa de calculo del periodo de control mínimo
(30) configura un valor de salida (S0) del sensor correspondiente a
un valor en el instante en que no se inyecta combustible como un
umbral para calcular el periodo de control mínimo, derivando una
fórmula de aproximación por la interpolación al menos del primer y
segundo valores de salida del sensor (Sa, Sb) que hayan sido
detectados bajo condiciones con cantidades de inyección de
combustible mutuamente diferentes, y calculando el periodo de
control mínimo sobre la base de un umbral (S0) y la fórmula de
aproximación en el calculo del periodo de control mínimo.
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