專利名稱：內(nèi)燃機的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的控制裝置。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機中具備燃料噴射控制裝置，其按照運轉(zhuǎn)狀態(tài)而進行適當?shù)娜剂蠂娚淞康倪\算，根據(jù)該運算結(jié)果來驅(qū)動用于噴射燃料的燃料噴射閥。該燃料噴射閥通過在內(nèi)置的線圈流過電流所產(chǎn)生的磁力來進行構(gòu)成所述燃料噴射閥的閥體的開閉，以使得噴射閥能保持開閥以及閉閥狀態(tài)，進行與該開閥期間相應(yīng)的燃料的噴射。并且，噴射的燃料量主要由燃料的壓力和燃料噴射閥的噴口部的氣體壓力之間的壓力差、以及使閥體維持開狀態(tài)來噴射燃料的時間來決定。因此，為了進行適當?shù)牧康娜剂蠂娚?，不僅需要按照燃料的壓力來設(shè)定維持燃料噴射閥的開閥的時間，還需要迅速且精度良好地進行閥體的開閉動作。另外，在對所述內(nèi)燃機的燃料噴射中所公知的是，一般在1次燃燒中進行1次噴射，但通過將要求燃料噴射量分割為多次且每次進行少量噴射，能在燃燒室內(nèi)的混合氣體形成中實現(xiàn)均質(zhì)化和燃料微粒化，能改善空載運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和排放氣體的凈化，并且有助于提高輸出。圖19是表示該關(guān)系的一例的圖。如圖所示，伴隨著燃料噴射次數(shù)的增加，促進了來自燃料噴射閥的噴射燃料的微粒化，燃燒室內(nèi)的混合氣體的均質(zhì)性也得到提高，內(nèi)燃機的燃燒性能提升，從而提高了空載運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)性和輸出，抑制了來自內(nèi)燃機的粉塵的產(chǎn)生。如此，伴隨著內(nèi)燃機的性能提升的要求，尋求能進行少量的燃料噴射的燃料噴射閥和燃料噴射裝置。但是，在進行少量的燃料噴射的情況下，由于需要縮短維持燃料噴射閥的開閥的時間，因此，相對于該燃料噴射閥的開閥維持時間，閥體從閉閥狀態(tài)到開閥狀態(tài)為止的時間和從開閥狀態(tài)到閉閥狀態(tài)為止的時間(無效脈沖)所占的比例增大，從而該無效脈沖的誤差會給燃料的噴射量的精度帶來直接且較大的影響。因此，為了在分割為多次來進行燃料噴射時精度良好地進行燃料噴射，以下提高燃料噴射閥的無效脈沖控制的精度的方法是公知的。在專利文獻1中，作為提高無效脈沖控制的精度的方法，公開了如下方法進行從不進行燃料噴射的充分短的燃料噴射脈沖寬度起逐漸增大燃料噴射脈沖寬度的控制，同時檢測共軌(common rail)的燃壓計測值的變化，從而特定實際開始燃料噴射的燃料噴射脈沖寬度。另外，在專利文獻2中，公開了如下方法在將燃料噴射分割為多次來進行控制時，停止多次噴射而控制為1次的噴射，根據(jù)進行該1次噴射時的空燃比和進行多次噴射時的空燃比的不同，來學(xué)習(xí)燃料噴射閥的無效脈沖。專利文獻專利文獻1 JP特開2006-125371號公報專利文獻2 JP特開平6-257497號公報但是，在專利文獻1公開的方法中，作為燃料噴射閥的無效脈沖部分，雖然能根據(jù)該運轉(zhuǎn)狀態(tài)中的燃料噴射閥的閉閥狀態(tài)來特定成為開閥狀態(tài)的位置，但關(guān)于燃料噴射閥的閉閥或施加于燃料噴射閥的燃料壓力的不同的影響則無法判定。另外，在專利文獻2公開的方法中，在使用燃料噴射閥來進行分割噴射時，通過切換為1次噴射能學(xué)習(xí)該燃料噴射閥的無效脈沖部分，但存在會對分割為多次來進行燃料噴射的內(nèi)燃機的性能提升產(chǎn)生妨礙的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于所述問題而提出，其目的在于提供一種能在不妨礙內(nèi)燃機的性能提升的前提下精度良好地控制燃料噴射量的內(nèi)燃機的控制裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置是具備通過向線圈提供勵磁電流而使閥體啟動來噴射燃料的燃料噴射閥，并將燃料直接噴射到燃燒室的內(nèi)燃機的控制裝置，具備根據(jù)內(nèi)燃機的燃料噴射次數(shù)來學(xué)習(xí)燃料噴射閥的無效脈沖寬度和有效脈沖寬度的單元。如以上說明所能理解那樣，根據(jù)本發(fā)明在將內(nèi)燃機的要求噴射量分為多次來進行噴射時，能在不妨礙內(nèi)燃機的性能提升的前提下維持或提高燃料噴射精度。上述以外的課題、構(gòu)成及效果通過以下實施方式的說明而明確。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明的控制裝置的一個實施方式的內(nèi)燃機的整體構(gòu)成圖。圖2是本發(fā)明的控制裝置的一個實施方式的構(gòu)成圖。圖3是表示內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和燃料噴射次數(shù)的關(guān)系的圖。圖4是表示燃料噴射閥動作的時間圖的一例的圖，(A)是燃料噴射閥驅(qū)動脈沖信號，(B)是其驅(qū)動電流波形，(C)是以時間序列來表示該燃料噴射閥內(nèi)閥動作的圖。圖5是表示同一燃料噴射量下燃料噴射次數(shù)不同時有效脈沖和無效脈沖之間的關(guān)系的圖，(A)是表示在將燃料噴射次數(shù)設(shè)為1次的情況下有效脈沖和無效脈沖之間的關(guān)系的圖。(B)是表示在將燃料噴射次數(shù)設(shè)為3次以上的情況下有效脈沖和無效脈沖之間的關(guān)系的圖。圖6是表示燃料噴射次數(shù)、和無效脈沖占燃料噴射脈沖的比例之間的關(guān)系的圖。圖7是表示燃料噴射閥的流量特性的圖。圖8是表示內(nèi)燃機的空燃比和性能之間的關(guān)系的圖。圖9是表示燃料噴射次數(shù)和燃料噴射閥學(xué)習(xí)圖之間的關(guān)系的圖。圖10是表示基于燃料噴射次數(shù)的變化的燃料噴射閥的噴射量學(xué)習(xí)的時間圖的一例的圖，㈧是燃料噴射次數(shù)，⑶是表示每次的燃料噴射脈沖寬度，(C)是以時間序列來表示空燃比的變化的圖。圖11是表示燃料噴射閥學(xué)習(xí)圖的格子設(shè)定的一例的圖。圖12是表示基于燃料噴射次數(shù)的變化的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的一例的圖，(A)是表示圖11所示的學(xué)習(xí)圖的一部分的圖，(B)表示燃料噴射次數(shù)，(C)是以時間序列來表示空燃比的變化的圖。圖13是表示基于燃料噴射次數(shù)的變化的燃料噴射閥的脈沖寬度學(xué)習(xí)的時間圖的一例的圖，(A)是燃料噴射次數(shù)，(B)是每次的燃料噴射脈沖寬度，(C)是以時間序列來表示空燃比的變化的圖，(D)是有效脈沖寬度學(xué)習(xí)，(E)是以時間序列來表示無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的實施的圖。圖14是表示本發(fā)明的控制裝置的控制流程圖。圖15是表示施加到燃料噴射閥的燃料壓力和燃料噴射閥的無效脈沖寬度之間的關(guān)系的圖。圖16是表示驅(qū)動燃料噴射閥的驅(qū)動電流波形的形態(tài)和燃料噴射閥的無效脈沖寬度之間的關(guān)系的圖。圖17是表示與偏差要因相應(yīng)的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的流程圖。圖18是表示每次的燃料噴射脈沖寬度、和無效脈沖寬度占其比例之間的關(guān)系的圖。圖19是表示內(nèi)燃機的燃料噴射次數(shù)和性能之間的關(guān)系的圖。(符號說明)1內(nèi)燃機2 活塞3進氣閥4排氣閥5燃料噴射閥6火花塞7點火線圈8水溫傳感器9E⑶(發(fā)動機控制單元)10進氣管11排氣管12三元催化劑13氧傳感器14EGR 閥15收集器16曲柄角傳感器18EGR 通路19節(jié)流閥10空氣流量計(AFM)21燃燒室22加速器開度傳感器23燃料罐24低壓燃料泵25高壓燃料泵26燃料壓力傳感器27燃料噴射控制裝置
28驅(qū)動控制單元
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置的實施方式。圖1是應(yīng)用本發(fā)明的控制裝置的內(nèi)燃機的基本構(gòu)成圖，圖示的內(nèi)燃機1具備活塞 2、進氣閥3、以及排氣閥4。進入氣體通過空氣流量計(AFM) 20進入節(jié)流閥19，經(jīng)由作為分歧部的收集器(collector) 15，再經(jīng)由進氣管10、進氣閥3而被提供到內(nèi)燃機1的燃燒室 21。燃料從燃料罐23通過低壓燃料泵24提供給內(nèi)燃機1，進而通過高壓燃料泵25提高到燃料噴射所需要的壓力。然后，從燃料噴射閥5向內(nèi)燃機1的氣缸Ia的燃燒室21進行噴射供給，使用點火線圈7所提供的電力通過火花塞6進行點火。在此，通過燃料壓力傳感器 26來計測燃料的壓力。燃燒后的排放氣體經(jīng)由排氣閥4向排氣管11排出，排氣管11具備用于凈化排放氣體的三元催化劑12。另外，排氣管11和收集器15經(jīng)由EGR(ExhaUst Gas Recirculation 排放氣體再循環(huán)裝置)閥14和EGR通路18而連通，在進入氣體中混合排放氣體。E⑶(Engine Control Unit 發(fā)動機控制單元)9中內(nèi)置有燃料噴射控制裝置27， 對ECU9輸入內(nèi)燃機1的曲柄角傳感器16的信號、AFM20的空氣量信號、檢測排放氣體中的氧濃度的氧傳感器13的信號、加速器開度傳感器22的加速器開度、燃料壓力傳感器26等的信號。然后，ECU9根據(jù)加速器開度傳感器22的信號算出對內(nèi)燃機的要求轉(zhuǎn)矩，并且進行空載狀態(tài)的判定等。另外，ECU9具備根據(jù)曲柄角傳感器16的信號來運算內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測單元、以及根據(jù)從水溫傳感器8獲得的內(nèi)燃機的水溫和內(nèi)燃機開始動作后的經(jīng)過時間等來判斷是否處于對三元催化劑12進行了預(yù)熱的狀態(tài)的單元。另外，ECU9算出內(nèi)燃機1需要的進入空氣量，將與其匹配的開度信號輸出給節(jié)流閥19，并且，燃料噴射控制裝置 27算出與該進入空氣量相應(yīng)的燃料量并將燃料噴射信號輸出給燃料噴射閥5，并向火花塞 6輸出點火信號。圖2是表示本發(fā)明的控制裝置的構(gòu)成的一個實施方式的圖。在圖示的E⑶9中內(nèi)置有燃料噴射控制裝置27，燃料噴射控制裝置27具有用于控制噴射閥5的驅(qū)動的驅(qū)動控制單元28，并根據(jù)該驅(qū)動控制單元28的運算結(jié)果將驅(qū)動脈沖分為多次而提供給燃料噴射閥5。然后，通過向燃料噴射閥5的線圈5a提供勵磁電流，該閥體 (未圖示)啟動，直接將燃料噴射到內(nèi)燃機1的燃燒室21內(nèi)。首先，說明用于使燃料噴射閥5的閥體啟動的勵磁電流的提供。在燃料噴射控制裝置27的高電壓生成電路27a中，以內(nèi)燃機的蓄電池的電源為基礎(chǔ)來生成燃料噴射泵5的開閥所需要的高的電源電壓。然后，按照驅(qū)動電路27d的用于電源電壓生成的指令將該高的電源電壓變換成所期望的電源電壓。在燃料噴射閥驅(qū)動電路(Hi 高)27b中，選擇所述高的電源電壓和作為蓄電池電源的低的電源電壓的任一者來提供給燃料噴射閥5。在燃料噴射閥5從閉閥成為開閥時，提供高的電源電壓以流過開閥所需要的開閥電流，在維持燃料噴射閥5的開閥狀態(tài)的情況下，將電源電壓切換為蓄電池電壓而流過保持電流。燃料噴射閥驅(qū)動電路(Lo 低)27c與燃料噴射閥驅(qū)動電路(Hi)27b相同，是用于使驅(qū)動電流流過燃料噴射閥5的設(shè)于燃料噴射閥5的下游的驅(qū)動電路。這些高電壓生成電路27a、燃料噴射閥驅(qū)動電路(Hi) 27b、燃料噴射閥驅(qū)動電路(Lo) 27c由被輸入來自驅(qū)動控制單元28的控制信號的驅(qū)動電路27d所驅(qū)動控制，由此，向燃料噴射閥5提供期望的驅(qū)動電源以及驅(qū)動電流(勵磁電流)，能控制燃料噴射閥5的驅(qū)動。在此，通過驅(qū)動控制單元28所算出的驅(qū)動電流波形來控制該驅(qū)動電路27d的驅(qū)動期間(對燃料噴射閥的通電時間)以及驅(qū)動電源電壓值、驅(qū)動電流值。接下來，說明向驅(qū)動電路27d提供控制信號的驅(qū)動控制單元28、以及輸入到該驅(qū)動控制單元28的脈沖寬度。ECU9具備檢測內(nèi)燃機的空燃比的空燃比檢測單元9a ；檢測內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元9b ；根據(jù)該運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元9b所檢測出的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定燃料噴射次數(shù)的噴射次數(shù)設(shè)定單元9c ；以及學(xué)習(xí)無效脈沖寬度的脈沖寬度學(xué)習(xí)單元9d。驅(qū)動控制單元28具備脈沖寬度運算單元28a，其根據(jù)脈沖寬度學(xué)習(xí)單元 9d的學(xué)習(xí)結(jié)果算出用于開閥驅(qū)動燃料噴射閥的勵磁電流的脈沖寬度，來作為相當于燃料噴射量的有效脈沖寬度和相當于燃料噴射閥的開閥以及閉閥延遲的無效脈沖寬度；以及驅(qū)動波形運算單元28b，其算出燃料噴射閥的驅(qū)動波形。另外，在脈沖寬度學(xué)習(xí)單元9d中，如后所述，也能根據(jù)需要進行有效脈沖寬度的學(xué)習(xí)。另外，也能通過不同的脈沖寬度學(xué)習(xí)單元來分別學(xué)習(xí)有效脈沖寬度和無效脈沖寬度。在該脈沖寬度學(xué)習(xí)單元9d中，根據(jù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元9b的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來學(xué)習(xí)變更燃料噴射次數(shù)時的空燃比檢測單元9a的空燃比的變化，作為脈沖寬度運算單元28a的無效脈沖寬度。然后，更新脈沖寬度運算單元28a的無效脈沖寬度或有效脈沖寬度，將更新后的燃料噴射閥的有效脈沖寬度和無效脈沖寬度的信號輸出給驅(qū)動電路27d和驅(qū)動波形運算單元28b，在驅(qū)動波形運算單元28b中，根據(jù)該有效脈沖寬度和無效脈沖寬度的信號、以及運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元9b的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，算出燃料噴射閥的驅(qū)動電流波形，并輸出給驅(qū)動電路27d。在驅(qū)動電路27d中，如已經(jīng)敘述那樣，根據(jù)這些運算結(jié)果來控制高電壓生成電路27a、燃料噴射閥驅(qū)動電路(Hi) 27b、以及燃料噴射閥驅(qū)動電路(Lo) 27c，將驅(qū)動脈沖提供給燃料噴射閥5來控制燃料噴射閥5的驅(qū)動。以上，進行了燃料噴射閥5的最適當?shù)尿?qū)動控制，將內(nèi)燃機1的燃燒所需要的燃料量提供到燃燒室內(nèi)。圖3是表示內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和所設(shè)定的燃料噴射次數(shù)之間的關(guān)系的圖，圖中橫軸是轉(zhuǎn)速，縱軸是轉(zhuǎn)矩。ECU9的噴射次數(shù)設(shè)定單元9c(參照圖2)中，例如根據(jù)圖3所示的關(guān)系，根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定燃料噴射次數(shù)。進而，該燃料噴射次數(shù)例如能根據(jù)內(nèi)燃機的性能提升所需的要求、燃料噴射閥能精度良好地進行噴射的最小噴射脈沖寬度、以及燃料噴射控制裝置的性能等來決定，預(yù)先在內(nèi)燃機的控制裝置內(nèi)進行運算以及設(shè)定。圖4是表示燃料噴射閥動作的時間圖的一例的圖，參照圖4來說明開閥驅(qū)動燃料噴射閥的脈沖寬度、相當于燃料噴射量的有效脈沖寬度、和相當于燃料噴射閥的開閥以及閉閥延遲的無效脈沖寬度之間的關(guān)系。在此，圖4(A)是燃料噴射閥驅(qū)動脈沖信號，圖4(B) 是該驅(qū)動電流波形，圖4(C)以時間序列來表示燃料噴射閥內(nèi)閥動作。圖4(A)的燃料噴射閥驅(qū)動脈沖信號是表示由脈沖寬度學(xué)習(xí)單元9d和脈沖寬度運算單元28a(參照圖2)算出的脈沖寬度(Tl)的信號。另外，圖4(B)的燃料噴射閥驅(qū)動電流波形是表示在高電壓生成電路27a、燃料噴射閥驅(qū)動電路(Hi) 27b和燃料噴射閥驅(qū)動電路(Lo)27c所生成的驅(qū)動電流波形的一例的波形。在圖4(C)示出根據(jù)該燃料噴射閥驅(qū)動脈沖信號而根據(jù)燃料噴射閥驅(qū)動電流波形所啟動的燃料噴射閥5內(nèi)的閥動作。另外，圖4中上方表示開閥狀態(tài)，下方表示閉閥狀態(tài)。如圖所示，在提供所述驅(qū)動脈沖信號后隔開規(guī)定時間(Td-OP-a)而完成開閥動作，在停止驅(qū)動脈沖信號的提供后隔開規(guī)定時間(Td-CL-a)而完成閉閥動作。這樣的開閥時間(Td-OP-a)和閉閥時間(Td-CL-a)成為燃料噴射閥的無效脈沖寬度，將對從整體的脈沖寬度(Tl)減去無效脈沖寬度后的值進行控制作為有效脈沖寬度。接下來，參照圖5來說明同一燃料噴射量下燃料噴射次數(shù)和有效脈沖以及無效脈沖之間的關(guān)系。圖5(A)表示在設(shè)燃料噴射次數(shù)為1次的情況下的有效脈沖寬度和無效脈沖寬度之間的關(guān)系，圖5 (B)表示在設(shè)燃料噴射次數(shù)為3次的情況下的有效脈沖寬度和無效脈沖寬度之間的關(guān)系。如圖所示，伴隨著燃料噴射次數(shù)的增加，每次的噴射脈沖寬度變短，相對于每次的噴射脈沖寬度，無效脈沖寬度所占比例增加。這是因為無效脈沖寬度和要求噴射脈沖寬度無關(guān)，而是伴隨著燃料噴射閥的閥動作而存在規(guī)定時間。用圖表在圖6中示出圖5說明的燃料噴射次數(shù)、和無效脈沖占燃料噴射脈沖的比例之間的關(guān)系。如圖5說明那樣，若燃料噴射次數(shù)增加，則無效脈沖所占的比例會進一步增加。圖7是表示燃料噴射閥的流量特性的一例的圖，點劃線表示燃料噴射閥的基本特性，在該點劃線的上下的實線表示燃料噴射閥的偏差。在此，燃料噴射閥的偏差源于燃料噴射閥的制造偏差或經(jīng)時變化，是公知的內(nèi)容，因此省略其詳細的說明。圖7中示出同一噴射下的1次噴射和3次噴射的情況下的燃料噴射脈沖寬度和燃料噴射流量之間的關(guān)系，如圖5以及圖6說明那樣，在本圖中還示出了基于燃料噴射次數(shù)的每次的噴射脈沖寬度的不同和無效脈沖寬度占燃料噴射脈沖寬度的比例之間的關(guān)系。如此，隨著燃料噴射次數(shù)增加即燃料噴射脈沖寬度減小，無效脈沖所占的比例增加，由于該燃料噴射次數(shù)的不同與燃料噴射閥所具有的無效脈沖寬度的偏差相關(guān)聯(lián)，因此在本實施方式中，利用該特征提取出燃料噴射閥的無效脈沖寬度的偏差，來進行無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)。在此，在圖8示出內(nèi)燃機的空燃比與內(nèi)燃機性能之間的關(guān)系。由于本圖中的關(guān)系是公知的內(nèi)燃機的關(guān)系，因此省略其詳細說明，但可知即使在分多次來進行燃料噴射的情況下，精度良好地進行內(nèi)燃機的空燃比控制也與內(nèi)燃機的性能提升緊密相聯(lián)，因此不可或缺。接下來，圖9是表示現(xiàn)有的燃料噴射次數(shù)和燃料噴射閥學(xué)習(xí)圖之間的關(guān)系的圖， 圖示的燃料噴射次數(shù)是根據(jù)圖3所示的關(guān)系而設(shè)定的噴射次數(shù)的一例。另外，學(xué)習(xí)圖中的虛線所示格子表示對用于進行燃料噴射閥的噴射量的學(xué)習(xí)的每個運轉(zhuǎn)區(qū)域所分配的區(qū)，燃料噴射閥的學(xué)習(xí)格子和燃料噴射閥的燃料噴射次數(shù)是獨立的關(guān)系。如圖所示，在同一學(xué)習(xí)格子區(qū)內(nèi)燃料噴射次數(shù)不同時，在產(chǎn)生了燃料噴射閥的無效脈沖寬度的偏差的情況下，根據(jù)從圖5至圖7所說明的燃料噴射次數(shù)和無效脈沖所占的比例之間的關(guān)系，不能精度良好地學(xué)習(xí)燃料噴射閥的噴射量。因此，在本實施方式中，一邊維持期望的噴射次數(shù)，一邊另外分別學(xué)習(xí)燃料噴射閥的無效脈沖和有效脈沖的偏差，來提高燃料噴射精度。參照圖10及以后的圖，來說明本實施方式的燃料噴射控制。圖10是表示本實施方式的燃料噴射閥的噴射量學(xué)習(xí)相對于燃料噴射次數(shù)的變化的時間圖的一例的圖。在此，圖10(A)是燃料噴射次數(shù)，圖10(B)是每次的燃料噴射脈沖寬度，圖10(C)以時間序列來表示空燃比的變化。
如圖I(KA)以及圖10⑶所示，伴隨著燃料噴射次數(shù)的增加，脈沖寬度變短。另外， 關(guān)于圖10(C)所示的內(nèi)燃機的空燃比的變化，實際是利用檢測排放氣體中的氧濃度的氧傳感器13(參照圖1)的信號，通過內(nèi)燃機的控制裝置來實施反饋控制，因此，并不會維持圖中所示那樣的空燃比變化。但是，為了說明方便，示出了維持空燃比隨著燃料噴射次數(shù)的變化而變化后的狀態(tài)。如圖所示，在燃料噴射閥的無效脈沖寬度帶有偏差的情況下，每當燃料噴射次數(shù)變化，如ΔΑ以及ΔΒ所示那樣，內(nèi)燃機的空燃比將變化。在本實施方式中，通過將該ΔΑ以及ΔΒ作為無效脈沖寬度來進行補正，能精度良好地學(xué)習(xí)燃料噴射閥的無效脈沖的偏差。 另外，圖10(B)所示的容許最小脈沖寬度是燃料噴射閥能精度良好地進行噴射的最小脈沖寬度，在噴射要求脈沖寬度比該脈沖寬度短的情況下，不能正確地學(xué)習(xí)無效脈沖寬度。因此，在這種情況下不進行無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)即可。另外，如圖18后述那樣，相對于每次的燃料噴射脈沖，無效脈沖所占的比例越大(即每次的燃料噴射脈沖寬度越小)，無效脈沖偏差對于內(nèi)燃機的空燃比的影響也就越大。因此，在每次的燃料噴射脈沖寬度比規(guī)定值大的情況下，能使得不進行無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)。相對于圖9所示的現(xiàn)有的燃料噴射閥學(xué)習(xí)圖，參照圖11來說明本實施方式中所使用的燃料噴射次數(shù)和燃料噴射閥學(xué)習(xí)圖的格子設(shè)定的一例。如圖9說明那樣，在現(xiàn)有的燃料噴射閥學(xué)習(xí)圖中，由于燃料噴射閥的學(xué)習(xí)格子和燃料噴射閥的燃料噴射次數(shù)是獨立的關(guān)系，因此在用該格子區(qū)分的同一區(qū)內(nèi)燃料噴射次數(shù)不同的情況下，不能精度良好地進行燃料噴射閥的學(xué)習(xí)。因此，在圖11所示的學(xué)習(xí)圖中，為了保持該學(xué)習(xí)精度，與圖10說明的無效脈沖寬度的補正不同而另外使燃料噴射閥的學(xué)習(xí)格子和燃料噴射閥的噴射次數(shù)的變更相符合，從而實現(xiàn)了精度更高的無效脈沖的偏差的學(xué)習(xí)。另外，圖示的學(xué)習(xí)圖能按照根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而由噴射次數(shù)設(shè)定單元9c(參照圖 2)設(shè)定的燃料噴射次數(shù)，來設(shè)定該學(xué)習(xí)圖的各個區(qū)的值。另外，預(yù)先準備按燃料噴射次數(shù)不同而不同的學(xué)習(xí)圖，能按照根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而設(shè)定的燃料噴射次數(shù)，從這些學(xué)習(xí)圖中選擇最適當?shù)膶W(xué)習(xí)圖來使用。由此，燃料噴射閥的無效脈沖和有效脈沖的分割將不再需要，能以與現(xiàn)有的1次噴射相同的方法來簡便地學(xué)習(xí)無效脈沖的偏差。另外，在這種情況下，由于需要針對燃料噴射次數(shù)設(shè)定的變化設(shè)定學(xué)習(xí)格子，因此相對于現(xiàn)有技術(shù)，需要細致且復(fù)雜地來設(shè)定學(xué)習(xí)格子。圖12是表示使用了圖11所示的學(xué)習(xí)圖的、基于燃料噴射次數(shù)的變化的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的一例的圖。在此，圖12(A)是表示圖11所示的學(xué)習(xí)圖的一部分的圖，圖12(B) 是燃料噴射次數(shù)，圖12(C)是以時間序列來表示空燃比的變化的圖。圖12(A)所示的格子表示圖11說明的燃料噴射閥的學(xué)習(xí)圖的格子。另外，該格子中的箭頭表示在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化情況下的燃料噴射次數(shù)的變化的一例。根據(jù)圖 12(A)所示的例子，由于內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)跨學(xué)習(xí)圖的格子，燃料噴射閥的要求噴射次數(shù)從 a次變化為b次。圖12(B)中的燃料噴射次數(shù)的虛線表示該要求燃料噴射次數(shù)(相當于格子內(nèi)的噴射次數(shù))，實線表示根據(jù)要求燃料噴射次數(shù)而執(zhí)行的實際的燃料噴射次數(shù)。如圖所示，即使在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化從而進行了要求燃料噴射次數(shù)的變更的情況下，也持續(xù)規(guī)定期間不變更燃料噴射次數(shù)而維繼前次的燃料噴射次數(shù)，在經(jīng)過規(guī)定期間后再將該燃料噴射次數(shù)變更為要求燃料噴射次數(shù)。由此，能在同一內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)中變更燃料噴射次數(shù)，能更正確地提取燃料噴射的無效脈沖偏差，能將內(nèi)燃機所要求的燃料噴射次數(shù)和執(zhí)行要求之間的不同抑制為最小限度。進而，關(guān)于圖12(C)的空燃比的偏移ΔΖ(在不變更燃料噴射次數(shù)的情況下的空燃比偏移)，作為燃料噴射閥的有效脈沖的偏移來學(xué)習(xí)，關(guān)于空燃比的偏差ΔΑ，作為圖10所說明那樣的燃料噴射閥的無效脈沖的偏移來學(xué)習(xí)，能通過分割為燃料噴射閥的偏移的要因來精度良好地學(xué)習(xí)每次的偏差。在此，持續(xù)規(guī)定期間不變更燃料噴射次數(shù)而維繼前次的燃料噴射次數(shù)，優(yōu)選在從燃料噴射次數(shù)少的狀態(tài)移轉(zhuǎn)到多的狀態(tài)時，通過上述的方法能不低于燃料噴射閥的最小噴射量而實施多次燃料噴射，能在確保了燃料噴射閥的流量特性的范圍內(nèi)進行控制。但是，在不低于燃料噴射的最小噴射量而能維持燃料噴射次數(shù)的情況下，并不需要維繼前次的燃料噴射次數(shù)。圖13是更詳細說明圖12所說明的本實施方式的基于燃料噴射次數(shù)的變化的燃料噴射閥的脈沖寬度學(xué)習(xí)的一例的時間圖。在此，圖13(A)是燃料噴射次數(shù)，圖13(B)是每次的燃料噴射脈沖寬度，圖13(C)是以時間序列來表示空燃比的變化的圖，圖13(D)是有效脈沖寬度學(xué)習(xí)，圖13(E)是以時間序列來表示無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的實施的圖。另外，關(guān)于圖 13(C)所示的空燃比，如圖10說明那樣，即使該空燃比根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或燃料噴射次數(shù)而暫時發(fā)生變化，之后也會利用檢測排放氣體中的氧濃度的氧傳感器13(參照圖1)的信號來由內(nèi)燃機的控制裝置實施反饋控制，因此該空燃比的變化被抑制。圖示的時間圖的前半的區(qū)域示出了未對實施的燃料噴射次數(shù)進行變更的狀態(tài)，即內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化從而產(chǎn)生空燃比變化的狀態(tài)，在這種情況下學(xué)習(xí)燃料噴射閥的有效脈沖寬度(稱作“基礎(chǔ)學(xué)習(xí)”)。接下來，時間圖的后半的區(qū)域示出了在圖12說明的變更了燃料噴射次數(shù)的狀態(tài)，即由此而產(chǎn)生空燃比變化的狀態(tài)，在這種情況下不更新燃料噴射閥的有效脈沖寬度學(xué)習(xí)而更新燃料噴射閥的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)(稱作“TS學(xué)習(xí)”)。在此，TS 學(xué)習(xí)的雙點劃線所示的部件偏差上限以及部件偏差下限表示因制造偏差或經(jīng)時變化而引起的燃料噴射閥的無效脈沖偏差，并設(shè)置燃料噴射閥的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的更新限制(學(xué)習(xí)值限制)，以使得僅在該上下限值的范圍內(nèi)更新無效脈沖寬度學(xué)習(xí)。通過設(shè)置這樣的更新限制，能僅在規(guī)定范圍內(nèi)進行燃料噴射閥的學(xué)習(xí)，其結(jié)果，空燃比收斂于期望的值，能精度良好地控制燃料噴射閥的噴射量。通過實施這樣在圖12、圖13中所說明的方法，將不需要圖11所述的學(xué)習(xí)圖的格子的復(fù)雜的設(shè)定，即使在進行多次燃料噴射的本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置中，也能精度更加良好地進行燃料噴射閥的學(xué)習(xí)。接下來，圖14是本實施方式的控制裝置的控制流程圖。在內(nèi)燃機的控制裝置的控制中，首先檢測內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(S1401)，并根據(jù)該內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來運算燃料噴射閥的要求噴射次數(shù)(S1402)，且根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和要求噴射次數(shù)來運算每次的燃料噴射脈沖寬度(Tl) (S1403)。接下來，如圖12所說明那樣， 在運算后經(jīng)過規(guī)定時間后，根據(jù)要求噴射次數(shù)來運算并執(zhí)行燃料噴射次數(shù)(S1404)。然后， 根據(jù)該燃料噴射的執(zhí)行來判定是否變更了燃料噴射次數(shù)(S1405)，在變更了燃料噴射次數(shù)的情況下，停止燃料噴射閥的有效脈沖寬度學(xué)習(xí)即基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的更新(S1406)，進行燃料噴射閥的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)(S1407)。另外，在所述S1405中判定為未變更燃料噴射次數(shù)的情況下，停止燃料噴射閥的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的更新(S1408)，進行燃料噴射閥的有效脈沖寬度學(xué)習(xí)即基礎(chǔ)學(xué)習(xí)(S1409)。然后，使這些燃料噴射閥的有效脈沖和無效脈沖的學(xué)習(xí)得以反映，并對燃料噴射閥輸出燃料噴射脈沖(S1410)。相對于上述的脈沖寬度學(xué)習(xí)，參照圖15至圖17，說明與偏差要因相應(yīng)的本發(fā)明的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)。首先，圖15以及圖16是表示能成為偏差要因的施加到燃料噴射閥的燃料壓力以及用于驅(qū)動燃料噴射閥的驅(qū)動電流波形的形態(tài)、和燃料噴射閥的無效脈沖寬度之間的關(guān)系的圖。圖15的橫軸表示燃壓，縱軸表示燃料噴射閥的無效脈沖寬度。另外，點劃線表示檢測燃料壓力的燃料壓力傳感器26 (參照圖1)的中央特性，點劃線的上下的實線表示該燃料壓力傳感器的特性偏差。如圖所示，伴隨著燃料壓力增加，無效脈沖寬度的偏差增大，燃料噴射閥的無效脈沖寬度的偏差會根據(jù)燃料壓力檢測值而變化，因此通過使用燃料壓力作為參數(shù)來學(xué)習(xí)燃料噴射閥的無效脈沖寬度，能提高其學(xué)習(xí)精度。另外，若變更在圖4所示的燃料噴射閥驅(qū)動電流波形的形態(tài)，則燃料噴射閥的開閥時間(Td-OP-a)以及閉閥時間(Td-CL-a)也會變化。進而，該燃料噴射閥驅(qū)動電流波形的電流值由于驅(qū)動電路的偏差而在規(guī)定范圍內(nèi)具有偏差。因此，如圖16所示，燃料噴射閥的無效脈沖寬度根據(jù)燃料噴射閥的電流波形的形態(tài)而變化，進而，由于各個電流波形存在固有的偏差，因而燃料噴射閥的無效脈沖寬度也具有固有的偏差。因此，與施加到燃料噴射閥的燃料壓力相同，通過利用燃料噴射閥驅(qū)動電流波形作為參數(shù)來學(xué)習(xí)燃料噴射閥的無效脈沖寬度，能進一步提高其學(xué)習(xí)精度。圖17是在將這些燃料壓力、燃料噴射閥驅(qū)動電流波形的形態(tài)等的偏差要因作為參數(shù)來使用的情況下的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的流程圖。首先，進行內(nèi)燃機的燃料壓力傳感器26(參照圖1)的燃壓值的輸入處理(S1701)， 并進行驅(qū)動燃料噴射閥的電流波形(基于圖2的驅(qū)動波形運算單元28b)的選擇(S1702)。 接下來，根據(jù)已經(jīng)敘述的燃料噴射次數(shù)的變化等來判定用于燃料噴射無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的條件是否成立(S1703)，在其成立的情況下，利用燃料壓力以及/或者燃料噴射閥驅(qū)動電流波形的形態(tài)作為參數(shù)來進行燃料噴射閥的無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)(S1704)。另外，關(guān)于圖17所示的內(nèi)燃機的燃料壓力傳感器26的輸入處理和驅(qū)動燃料噴射閥的電流波形的選擇，也能僅進行其中的一者。另外，在實施兩者的情況下，也能替換實施的順序。進而，在是上述以外的要因的情況下，能將它們適當?shù)匕綗o效脈沖寬度學(xué)習(xí)的流程中。另外，能適宜地變更圖17所示的學(xué)習(xí)流程，例如，首先判定用于燃料噴射無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的條件是否成立，之后，進行偏差要因的輸入處理等，也能利用這些偏差要因作為參數(shù)來學(xué)習(xí)無效脈沖寬度。接下來，參照圖18來說明進行無效脈沖寬度學(xué)習(xí)的條件。圖18是表示每次的燃料噴射脈沖寬度、和無效脈沖寬度占其比例之間的關(guān)系的圖。如圖10(B)中所述那樣，相對于每次的燃料噴射脈沖，無效脈沖所占的比例越大， 無效脈沖偏差對內(nèi)燃機的空燃比的影響就越顯著，因此，在燃料噴射的無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)中，期望無效脈沖占燃料噴射脈沖寬度的比例為規(guī)定值以上。即，優(yōu)選在每次的燃料噴射脈沖寬度為規(guī)定值以下的情況下進行該無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)。因此，如圖所示，僅在每次的燃料噴射脈沖寬度位于規(guī)定范圍內(nèi)的情況下許可燃料噴射閥的無效脈沖寬度學(xué)習(xí)，由此能使該無效脈沖寬度學(xué)習(xí)優(yōu)化，進而能使其簡化。以上，詳述了本發(fā)明的實施方式，根據(jù)本發(fā)明，在與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)而將燃料噴射閥的燃料噴射分為多次來實施的情況下，能學(xué)習(xí)燃料噴射閥的偏差來精度良好地控制燃料噴射量，其結(jié)果，能提供內(nèi)燃機的穩(wěn)定的空燃比控制，能避免內(nèi)燃機的廢氣排放量過大以及運轉(zhuǎn)性惡化。另外，本發(fā)明并不限于上述的實施例而包含各種變形例。例如，上述的實施方式是為了易于理解本發(fā)明而進行了詳細的說明，但并不限定于一定要具備說明的全部構(gòu)成。另夕卜，能將某實施例的構(gòu)成的一部分置換成其它的實施例的構(gòu)成，另外，也能在某實施例的構(gòu)成中加入其它的實施例的構(gòu)成。另外，關(guān)于各實施例的構(gòu)成的一部分，也可以追加、刪除、置換其它的構(gòu)成。另外，控制線和信息線是考慮說明上的需要而示出，在制品上不一定示出有全部的控制線和信息線?？梢哉J為在實際中幾乎全部的構(gòu)成彼此連接。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的控制裝置，具備通過向線圈提供勵磁電流而使閥體啟動來噴射燃料的燃料噴射閥，并將燃料直接噴射到燃燒室，其特征在于，該控制裝置具備空燃比檢測單元，其檢測所述內(nèi)燃機的空燃比；運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元，其檢測所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)；噴射次數(shù)設(shè)定單元，其根據(jù)由所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元檢測出的所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定燃料噴射次數(shù)；驅(qū)動控制單元，其對用于開閥驅(qū)動所述燃料噴射閥的所述勵磁電流的脈沖寬度進行驅(qū)動控制；和脈沖寬度學(xué)習(xí)單元，其學(xué)習(xí)所述脈沖寬度，所述驅(qū)動控制單元算出相當于噴射到所述燃燒室的燃料噴射量的有效脈沖寬度、和相當于所述燃料噴射閥的開閥以及閉閥延遲的無效脈沖寬度，所述脈沖寬度學(xué)習(xí)單元對根據(jù)所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而變更所述燃料噴射次數(shù)時的所述空燃比的變化進行學(xué)習(xí)，作為所述無效脈沖寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，在由所述噴射次數(shù)設(shè)定單元設(shè)定了燃料噴射次數(shù)后，到開始所述燃料噴射閥的無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)為止，不變更所述燃料噴射次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，在燃料噴射次數(shù)的變更后的次數(shù)相對于變更前的次數(shù)多的情況下，到開始所述燃料噴射閥的無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)為止，不變更所述燃料噴射次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，在將燃料分為多次來噴射到所述燃燒室時的每一次的所述勵磁電流的脈沖寬度處于規(guī)定范圍內(nèi)時，所述脈沖寬度學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)所述無效脈沖寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，在將燃料分為多次來噴射到所述燃燒室時的各個噴射量比例處于規(guī)定范圍內(nèi)時，所述脈沖寬度學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)無效脈沖寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述脈沖寬度學(xué)習(xí)單元利用施加到所述內(nèi)燃機的所述燃料噴射閥的燃料壓力、以及提供給所述燃料噴射閥的線圈的勵磁電流的形態(tài)這兩者中的至少一者作為參數(shù)，來學(xué)習(xí)所述無效脈沖寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，將由所述脈沖寬度學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)的所述無效脈沖寬度限制在預(yù)先設(shè)定的設(shè)定范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，所述脈沖寬度學(xué)習(xí)單元根據(jù)由所述空燃比檢測單元檢測出的所述空燃比來分別學(xué)習(xí)有效脈沖寬度和無效脈沖寬度，該脈沖寬度學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)在變更燃料噴射次數(shù)時的所述空燃比的變化作為所述燃料噴射閥的無效脈沖寬度，并學(xué)習(xí)在未變更燃料噴射次數(shù)的情況下的所述空燃比的變化作為所述燃料噴射閥的有效脈沖寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，不同時實施所述燃料噴射閥的所述有效脈沖寬度和所述無效脈沖寬度的學(xué)習(xí)的更新， 在停止任一方的更新后，實施另一方的更新。
10. 一種內(nèi)燃機的控制裝置，具備通過向線圈提供勵磁電流而使閥體啟動來噴射燃料的燃料噴射閥，并將燃料直接噴射到燃燒室，其特征在于， 該控制裝置具備空燃比檢測單元，其檢測所述內(nèi)燃機的空燃比； 運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元，其檢測所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)；噴射次數(shù)設(shè)定單元，其根據(jù)由所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元檢測出的所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定燃料噴射次數(shù)；驅(qū)動控制單元，其對用于開閥驅(qū)動所述燃料噴射閥的所述勵磁電流的脈沖寬度進行驅(qū)動控制；和噴射量學(xué)習(xí)單元，其根據(jù)由所述空燃比檢測單元檢測出的所述空燃比，在按每個運轉(zhuǎn)狀態(tài)劃分成多個區(qū)的學(xué)習(xí)圖中進行所述燃料噴射閥的噴射量的學(xué)習(xí)，所述噴射量學(xué)習(xí)單元與根據(jù)所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而設(shè)定的所述燃料噴射次數(shù)相對應(yīng)地設(shè)定所述學(xué)習(xí)圖的各個區(qū)，或者按不同的燃料噴射次數(shù)使用不同的學(xué)習(xí)圖，由此來學(xué)習(xí)所述燃料噴射閥的噴射量。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)燃機的控制裝置，其在根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)將噴射次數(shù)分割為多次來從燃料噴射閥中噴射燃料的情況下，能抑制因燃料的多次噴射而引起的內(nèi)燃機的性能惡化，同時針對因燃料噴射閥的噴射量偏差而造成的對空燃比精度的影響，能精度良好地控制噴射閥的噴射量。本發(fā)明的控制裝置是具備通過對線圈提供勵磁電流而使閥體啟動來噴射燃料的燃料噴射閥、并將燃料分為多次直接噴射到燃燒室的內(nèi)燃機的控制裝置，具備根據(jù)內(nèi)燃機的燃料噴射次數(shù)來學(xué)習(xí)燃料噴射閥的無效脈沖寬度和有效脈沖寬度的脈沖寬度學(xué)習(xí)單元，并將它們作為燃料噴射閥的脈沖寬度輸出。
文檔編號F02D41/40GK102454500SQ20111034006
公開日2012年5月16日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者豐原正裕, 藤井義久 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社