燃料噴射控制器的制作方法

專利名稱：燃料噴射控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有學習噴射器的噴射特性的功能的燃料噴射控制器。
背景技術：
測量柴油機噴射器的實際噴射特性偏離標準特性的偏差值并且在之運輸噴射器前把該偏差值儲存在燃料噴射控制器中是公知常識，例如這些公開在JP-A-2000-220508中。因此，即使實際噴射特性由于在噴射器的運輸階段具有個體差異而偏離標準特性，但是可以執行燃料噴射控制來補償所測量到的偏差。考慮到噴射特性的該偏差值隨著供給到噴射器中的燃料的壓力(燃料壓力)而改變，JP-A-2000-220508公開了一種在多個范圍內測量噴射特性的偏差并且儲存這些偏差值，這些范圍根據燃料壓力來分開。
在噴射器安裝到內燃機上之前，執行在運輸產品之前噴射特性的測量。因此，具有這樣的可能性，即在發動機輸出控制期間以所測得的值為基礎的燃料噴射控制實現所期望的噴射器的噴射特性是困難的。除了個體差異之外，老化也是噴射器所特有的噴射特性偏離標準特性的因素。這使得在發動機輸出控制期間通過以所測得的值為基礎的燃料噴射控制來實現所期望的噴射器的噴射特性更加困難。
JP-A-2003-254139公開了把反饋控制所需要的燃料量分成一些相等的燃料量并且在怠速旋轉速度控制期間以多次的方式噴射該劃分過的燃料。根據這個時間的實際噴射量和標準燃料量之間的不同，學習微小量噴射如柴油機的引燃噴射的噴射器噴射特性。因此，可以學習微量噴射的噴射特性。在怠速旋轉速度控制期間執行該學習。因此，也可以處理噴射器的老化。但是，JP-A-2003-254139不能在噴射量的較寬范圍上學習噴射特性，該噴射量在燃料噴射控制期間可以被噴射。

發明內容
本發明的目的是提供一種在燃料噴射控制期間所噴射的噴射量的較寬范圍上可以合適地學習噴射器的噴射特性的燃料噴射控制器。
根據本發明的一個方面，燃料噴射控制器包括第一學習裝置和第二學習裝置。第一學習裝置具有扭矩計算裝置，通過過濾所探測到的輸出軸旋轉速度的值，該扭矩計算裝置計算出瞬間扭矩等量值以作為內燃機輸出軸每單位時間的扭矩等量值；及估計裝置，它根據該瞬間扭矩等量值來估計出發動機的噴射器的噴射特性。第二學習裝置具有噴射裝置，它噴射用來執行使輸出軸的旋轉速度探測值符合目標值的反饋控制所需要的噴射燃料量的等分的噴射量；及學習裝置，它在反饋控制時根據燃料噴射量學習噴射器的噴射特性。第一學習裝置在第二學習裝置不執行學習的區域內學習噴射器的噴射特性。
得到這樣的教導，即旋轉速度反映了在輸出軸中所產生的瞬間扭矩。因此，根據旋轉速度可以計算出瞬間扭矩等量值。每個氣缸的特性變化(旋轉狀態等等的變化量)借助監控每個氣缸的瞬間扭矩等量值來得到。考慮到瞬間扭矩等量值與燃料噴射量相關，因此可以學習該噴射特性。因此，第一學習裝置可以學習與噴射量有關的噴射器的噴射特性，其中該噴射量通過單個燃料噴射可以產生輸出軸的扭矩。
第二學習裝置學習與微量噴射的噴射量有關的噴射器的噴射特性，其中該微量噴射不會主要產生輸出軸的扭矩，如在多級噴射中的主噴射之前所執行的噴射。由于第一學習裝置在第二學習裝置不執行學習的區域內學習噴射特性，因此由于重復該學習而導致的處理復雜性可以得到避免。借助專用第二學習裝置來執行明顯影響排氣特性的微量噴射的學習。因此，可以執行用來保持較好的排氣特性的、更加合適的學習。
應該以單一頻率來優選地執行過濾，根據發動機的燃燒頻率來設定該單一頻率。因此，以發動機燃燒頻率為基礎的頻率來執行旋轉速度的過濾。相應地，借助從旋轉速度中取出燃燒頻率成分，根據燃燒頻率可以計算出瞬間扭矩等量值。因此，每次的瞬間扭矩等量值可以被計算出來，同時完成每個氣缸的每個燃燒循環的扭矩的平衡。
通過研究下面的詳細描述、附加權利要求和附圖，可以知道實施例的特征和優點、工作方法和相關零件的功能，所有這些附圖形成了本申請的一部分。


圖1是示意圖，它示出了本發明實施例的發動機系統結構；圖2是曲線圖，它示出了根據本實施例在QR編碼中所編碼出的學習值的學習位置；圖3是示意圖，它示出了根據本實施例把QR編碼的學習值儲存在ECU中的方法；圖4是流程圖，它示出了本實施例的微小噴射量學習處理的處理步驟；圖5A和5B是時間圖表，它們示出了本實施例的與每個氣缸相對應的旋轉速度的轉變；圖6是框圖，它示出了本實施例的用來計算出單個氣缸工作量的控制塊；圖7是時間圖，它示出了本實施例的旋轉速度、瞬間扭矩等量值和單個氣缸工作量的轉變；圖8是流程圖，它示出了本實施例的學習值的學習的處理步驟；圖9是曲線圖，它示出了本實施例的相對噴射量學習和微小噴射量學習的區域；圖10是流程圖，它示出了本實施例的用來限定出執行相對噴射量學習的區域的處理步驟；圖11是流程圖，它示出了本實施例的用來計算出偏移量的處理步驟；圖12是圖表，它示出了本實施例的計算處理的處理模式；圖13是圖表，它示出了本實施例的使用偏移量來校正噴射特性的效果；及圖14是流程圖，它示出了本實施例的、在相對噴射量學習處于異常時的處理。
具體實施例方式
參照圖1，它示出了根據本發明實施例的發動機系統。本實施例的燃料噴射控制器被應用到柴油機的燃料噴射控制器中。如圖1所示那樣，燃料箱2內的燃料經過燃料過濾器4由燃料泵6吸入。燃料泵6是發動機驅動型的泵。燃料泵6施加有來自作為柴油機輸出軸的曲軸8的原動力。燃料泵6配置有吸入計量閥10。通過操縱吸入計量閥10，可以確定排出到外部的燃料量。
從燃料泵6所排出的燃料在壓力作用下被供給到(被壓送到)共軌12中。共軌12存儲著從燃料泵6中所壓送到的、處于高壓狀態下的燃料并且通過高壓燃料通道14把該燃料供給各自氣缸(在圖1中示出了四個氣缸)的噴射器16中。噴射器16通過低壓燃料通道18與燃料箱2相連。
發動機系統具有用來探測發動機工作狀態的各種傳感器如用來探測共軌12內的燃料壓力的燃料壓力傳感器20和用來探測曲軸8的旋轉角度的曲柄角傳感器12。發動機系統具有用來探測根據使用者加速要求所操縱的加速踏板的操縱量ACCP的加速器傳感器24。
電子控制裝置30(ECU)主要由微型計算機來構造成。ECU30具有恒定保存數據的存儲器32等等。恒定保存數據的存儲器32是這樣的存儲器，即它保持數據的存儲而與點火開關的狀態或者ECU30的主電源的狀態無關。例如，恒定保存數據的存儲器32是非易失性存儲器，如保存所儲存的數據而與有電或者無電沒有關系的EEPROM，或者恒定保持通電狀態的備用存儲器。
ECU30接受各種傳感器的探測結果并且根據這些探測結果來控制發動機輸出。ECU30執行燃料噴射控制，從而操縱噴射器16，同時把共軌12內的燃料壓力控制到理想燃料壓力，以控制發動機輸出。即，ECU30根據加速器傳感器24所探測到的加速踏板的工作量ACCP和以曲柄角傳感器22的探測值為基礎的曲軸8的旋轉速度來計算出所需要的噴射量。然后，ECU30把所需要的噴射量分成引燃噴射、主噴射。后噴射等等的多個噴射量。ECU30采用這些噴射量作為噴射器16的噴射量的指令值(指令噴射量)。然后，ECU30根據指令噴射量和燃料壓力傳感器20所探測到的值設定噴射器16的噴射期間的指令值(指令噴射期間)。然后，ECU30根據指令噴射期間來打開噴射器16。因此，執行所需要的噴射量的燃料噴射。
引燃噴射噴射很少量的燃料以緊接在點燃之前促進燃料和空氣的混合。此外，引燃噴射縮短了主噴射之后的點火正時延遲，從而防止產生氮氧化物(NOx)并且減少了燃燒噪聲和振動。主噴射在多級噴射中噴射最多的燃料量并且有利于產生發動機輸出扭矩。后噴射使顆粒物質進行重新燃燒。
噴射器16的實際噴射特性偏離在燃料噴射控制中用作標準的噴射特性。如果在噴射特性產生偏離時假設每個噴射器16具有標準噴射特性而執行燃料噴射控制，那么不能執行理想的燃料噴射。在這種情況下，排氣特性等等惡化。
因此，在本實施例中，在噴射器16作為產品被裝運之前，在圖2圓圈所示的多個測量位置上預先測量實際燃料噴射量，其中這些圓圈由燃料壓力P和噴射量Q來確定。根據測量，計算出使實際噴射量符合由標準噴射特性所確定的噴射量的學習值。這些學習值被編碼成兩維編碼(QR編碼)，該兩維編碼被設置在噴射器16上，如圖3所示那樣。QR編碼是兩維編碼，它具有圖3所示的一般外觀并且沿著縱向和橫向含有信息。在噴射器16安裝到發動機上時，從QR編碼中讀出這些學習值，并且把這些學習值儲存在ECU30內的、恒定地儲存數據的儲存器32中。即，如圖3所示那樣，通過QR編碼掃描器40來讀出噴射器16的QR編碼并且該QR編碼一次被輸入到專用計算機42中。專用計算機42把接受到的QR編碼轉換成ECU30能夠處理的數據并且把該數據輸出到ECU30中。因此，ECU30可以執行燃料噴射控制，同時補償由噴射器16的個體差異所產生的噴射特性的變量。
在本實施例中，在噴射器16安裝到發動機上之后，在燃料噴射控制期間，執行學習噴射器16噴射特性的偏差的處理。更加具體地說，執行學習與微小量噴射如引燃噴射的噴射量有關的噴射特性的處理(微小噴射量學習)和學習關于噴射量而不是微小量噴射的噴射量的、氣缸之間的噴射特性的特性變量的處理(相關噴射量學習)。
接下來，解釋微小噴射量學習和相關噴射量學習。
<微小噴射量學習>
圖4示出了微小噴射量學習的處理步驟。ECU30在預定循環內重復地執行圖4所示的處理。在一系列處理中，首先，步驟10確定是否建立了學習條件。該學習條件包括執行怠速旋轉速度控制的條件和施加到曲軸8上的負荷的波動落入允許范圍內的條件。
如果步驟S10為是，那么步驟S12計算出基本噴射量Qb，即該基本噴射量作為這樣的噴射量該噴射量用作在控制期間所需要的標準，從而使實際旋轉速度符合目標旋轉速度。標準噴射量是由在燃料噴射控制中所采用的噴射器16的標準特性所確定的噴射量。下面步驟S14借助把基本噴射量Qb(在步驟S12中所計算出)等量地分成n份來執行燃料噴射n次。基本上，借助把前面的學習值加入到1/n的基本噴射量Qb中來計算出指令噴射量，及執行n次因此所計算出的指令噴射量的燃料噴射。例如，根據噴射之間的間隔影響校正由噴射量所確定的指令噴射周期。可以通過描述在JP-A-2003-254139中的方法來執行校正。
步驟S16通過FCCB校正值來執行校正各自氣缸的指令噴射量的校正(FCCB校正)，從而補償由各自氣缸中的燃燒能量所產生的曲軸8旋轉速度波動的變量。更加具體地說，n次的噴射量的每一個通過FCCB校正值的1/n(FCCB校正值/n)來校正。用公開在JP-A-2003-254139中的方法來執行這個處理的細節。
下面步驟S18執行用相同校正值(ISC校正值)校正所有氣缸的指令噴射量以使曲軸8的平均旋轉速度符合目標旋轉速度的ISC校正。更加具體地說，用ISC校正值的1/n(ISC校正值/n)來校正n次的噴射量的每一個。可以用公開在JP-A-2003-254139中的方法來執行這個處理的細節。
下面步驟S20確定，在步驟S10中確定在形成學習條件之后是否產生使施加到曲軸8上的負荷波動的情況。如果步驟S20是否，那么步驟S22確定發動機的工作狀態是否穩定。例如，確定FCCB校正值或者ISC校正值的變化量是否落入預定范圍內。
如果步驟S22為是，那么步驟S24計算出目前燃料壓力下的學習值。借助把FCCB校正值的1/n和ISC校正值的1/n加入到前面的學習值中計算出該學習值。下面步驟S26確定目前計算出的學習值和前面學習值之間的差值是否落入預定范圍內。如果步驟S26為是，那么確定目前計算出的學習值是正常的并且該過程到達步驟S28中。步驟S28改變了供給到噴射器16中的壓力并且執行步驟S12-步驟S28的處理。因此，如果為所有設定的壓力大小完成了步驟S12-步驟S28的處理(即，如果步驟S28確定在所有壓力范圍內完成了該學習)，那么步驟S30把這次新近所學習到的該學習值寫入到恒定保存數據的儲存器32中。
在步驟S10、S22或者S26為否時，或者在步驟S20為是時、或者在步驟30的處理被完成時，這一系列處理一次完成。
<相關噴射量學習>
通過燃料噴射控制來控制曲軸8的旋轉速度，該燃料噴射控制不僅是在怠速旋轉速度控制期間所希望的，而且是在通過使用者的加速工作所執行的行駛期間所希望的。借助以微小時間間隔來分析旋轉速度，可以發現在燃燒循環中與各自沖程相同步地重復旋轉增大和旋轉減小。如圖5A所示那樣，以第一氣缸#1、第三氣缸#3、第四氣缸#4和第二氣缸#2的順序來執行燃燒。圖5A中的標記#1、#2、#3和#4各自表示第一到第四氣缸#1-#4的燃燒正時。以180℃A的間隔噴射燃料，并且燃燒該燃料。在每個氣缸的燃燒循環期間(180℃A循環)，旋轉力通過燃燒施加到曲軸8上，以致旋轉速度增大，然后，旋轉速度減小，因為負荷作用在曲軸8等等上。在這種情況下，根據旋轉速度的情況來估計出每個氣缸的工作量。
期望的是，在氣缸的燃燒循環結束的時間，通過旋轉速度計算出每個氣缸的工作量。例如，如圖5B所示那樣，在作為第一氣缸#1燃燒循環結束時的時間t1時計算出第一氣缸#1的工作量。在作為第三氣缸#3燃燒循環結束時的時間t2時，計算出下面第三氣缸#3的工作量。但是，在這種情況下，從曲柄角傳感器22的探測信號(NE脈沖)中所計算出的旋轉速度包括由探測錯誤所產生的噪聲或者成分。如圖5B所示那樣，所探測到的旋轉速度值(圖5B中的實線)相對于實際旋轉速度(圖5B中的虛線)進行改變。因此，在時間t1、t2等等上不能計算出精確的工作量。在圖5B中，雙點劃線示出了每個氣缸的、所計算出的工作量的轉變。
因此，在本實施例中，如圖6所示那樣，旋轉速度Ne被輸入到過濾部分M1中以作為恒定角度循環中的輸入信號。借助在每個時間上只取出旋轉波動成分，過濾部分M1計算出瞬間扭矩等量值Neflt。在曲柄角傳感器22的輸出脈沖(NE脈沖)的輸出循環(在本實施例中為30℃A)中抽取旋轉速度Ne的樣本。例如借助BPF(帶通濾波器)提供過濾部分M1。BPF除去包含在旋轉速度信號中的高頻成分和低頻部分。作為過濾部分M1的輸出的瞬間扭矩等量值Neflt(i)例如用下面表達式(1)來表示。
表達式(1)Neflt(i)＝k1×Ne(i)+k2×Ne(i-2)+k3×Neflt(i-1)+k4×Neflt(i-2)在表達式(1)中，Ne(i)表示旋轉速度的目前取樣值，而Ne(i-2)是旋轉速度的第二個最后取樣值。Neflt(i-1)是瞬間扭矩等量值的最后值，及Neflt(i-2)是瞬間扭矩等量值的第二最后值。k1-k4是常數。每次當旋轉速度信號被輸入到過濾部分M1中時，借助表達式(1)來計算出瞬間扭矩等量值Neflt(i)。
借助使下面表達式(2)所示的轉移函數G離散來得到表達式(1)。在表達式(2)中，ζ表示衰減系數，而ω是響應頻率。
表達式(2)G(s)=2ζωss2+2ζωs+ω2]]>更加具體地說，在本實施例中，發動機的燃燒頻率用作響應頻率ω，及在表達式(1)中，根據響應頻率ω是燃燒頻率的設定來設定常數k1-k4。燃燒頻率是表示每個單位角度的燃燒頻率的角度頻率。在四個氣缸的情況下，燃燒循環(燃燒角度循環)是180℃A。借助燃燒循環的反量來確定燃燒頻率。
圖6中所示的積分部分M2接受瞬間扭矩等量值Neflt并且在每個氣缸的每個燃燒循環的恒定間隔上執行瞬間扭矩等量值Neflt的積分。因此，積分部分M2計算出作為各自氣缸#1-#4的扭矩積分值的單個氣缸工作量Sneflt#1-Sneflt#4。NE脈沖數0-23各自被賦值到在30℃A循環中所輸出的NE脈沖中。NE脈沖數0-5被賦值到第一氣缸#1的燃燒循環中。NE脈沖數6-11被賦值到第三氣缸#3的燃燒循環中。NE脈沖數12-17被賦值到第四氣缸#4的燃燒循環中。NE脈沖數18-23被賦值到第二氣缸#2的燃燒循環中。借助下面表達式(3)各自為第一到第四氣缸#1-#4計算出單個氣缸工作量Sneflt#1-Sneflt#4。
表達式(3)Sneflt#1＝Neflt(0)+Neflt(1)+Neflt(2)+Neflt(3)+Neflt(4)+Neflt(5)Sneflt#2＝Neflt(6)+Neflt(7)+Neflt(8)+Neflt(9)+Neflt(10)+Neflt(11)Sneflt#3＝Neflt(12)+Neflt(13)+Neflt(14)+Neflt(15)+Neflt(16)+Neflt(17)Sneflt#4＝Neflt(18)+Neflt(19)+Neflt(20)+Neflt(21)+Neflt(22)+Neflt(23)氣缸數目被表示為#i，并且與氣缸#i相對應的每個單個氣缸工作量Sneflt#1-Sneflt#4被表示為單個氣缸工作量Sneflt#i。
圖7是時間圖表，它示出了旋轉速度Ne、瞬間扭矩等量值Neflt和單個氣缸工作量Sneflt#i的轉變。如圖7所示那樣，瞬間扭矩等量值Neflt相對于基準大小RefF進行擺動。借助在每個氣缸#i的燃燒循環中對瞬間扭矩等量值Neflt進行積分，計算出單個氣缸工作量Sneflt#i。在基準大小Ref正側上的瞬間扭矩等量值Neflt的積分值與燃燒扭矩相對應，及基準大小Ref的負側上的瞬間扭矩等量值Neflt的積分值與負荷扭矩相對應。根據整個氣缸的平均旋轉速度確定基準大小Ref。
實際上，在每個氣缸#i的燃燒循環中，燃燒扭矩和負荷扭矩之間的平衡應該是0，并且單個氣缸工作量Sneflt#i應該是0(燃燒扭矩-負荷扭矩＝0)。但是，如果由于在氣缸之間各個不同、老化損壞等等而導致在氣缸之間噴射器16的噴射特性、摩擦特性等等不同，那么單個氣缸工作量Sneflt#i將改變。例如，如圖7所示那樣，可以產生變量，以致第一氣缸#1的單個氣缸工作量Sneflt#1大于0，并且第二氣缸#2的單個氣缸工作量Sneflt#2小于0。
借助計算單個氣缸工作量Sneflt#i可以得到噴射器16的噴射特性或者每個氣缸的類似情況和標準特性之間的差別或者氣缸之間的噴射特性的變化大小。因此，在本實施例中，借助使用單個氣缸工作量Sneflt#i，將氣缸之間的單個氣缸工作量Sneflt#i的偏差量作為氣缸之間的噴射器16的噴射特性的偏差量來學習。偏差量的計算的處理步驟示出在圖8中。當NE脈沖增大時，ECU30執行圖8所示的處理。
在圖8的處理中，首先，步驟S40根據目前NE中斷時間和前面NE中斷時間來計算出NE脈沖之間的時間間隔。步驟S40通過時間間隙的倒數計算來計算出目前旋轉速度Ne(瞬間旋轉速度)。借助使用上述表達式(1)，下面步驟S42計算出瞬間扭矩等量值Neflt(i)。
下面步驟S44確定目前NE脈沖數。步驟S46-S52為第一到第四氣缸#1-#4計算出單個氣缸工作量Sneflt#i。如果NE脈沖數處于0-5的范圍內，那么步驟S46計算出第一氣缸#1的單個氣缸工作量Sneflt#1。如果NE脈沖數處于6-11的范圍內，那么步驟S48計算出第三氣缸#3的單個氣缸工作量Sneflt#3。如果NE脈沖數處于12-17的范圍內，那么步驟S50計算出第四氣缸#4的單個氣缸工作量Sneflt#4。如果NE脈沖數處于18-23的范圍內，那么步驟S52計算出第二氣缸#2的單個氣缸工作量Sneflt#2。
然后，步驟S54確定是否建立學習條件。該學習條件包括完成整個氣缸#i的單個氣缸工作量Sneflt#i的計算的條件、車輛的動力傳遞裝置(傳動系)處于預定狀態的條件、環境條件處于預定狀態的條件等等。在所有次要條件得到滿足時，確定該學習條件已形成。例如，傳動系統的離合器裝置沒有處于部分離合接合狀態的條件可以用作與傳動系相關的條件。發動機冷卻劑溫度等于或者高于預定加熱完成溫度的條件可以用作環境條件。
如果學習條件沒有建立，那么該處理立即結束。如果學習條件建立了，那么該過程到達步驟S56。步驟S56使計算器nitgr增加一，并且借助使用下面表達式(4)為各自氣缸#1-#4計算出積分值Qlp#i。積分值Qlp#i是噴射特性值的積分值，該噴射特性值通過使單個氣缸工作量Sneflt#i乘以轉換系數Ka來計算出。通過在計算器nitgr到達預定時間時執行平均處理預定時間，積分值Qlp#i是用來計算出噴射特性值。
表達式(4)Qlp#i＝Qlp#i+Ka×Sneflt#i如果執行上述處理，那么單個氣缸工作量Sneflt#i被清除到0。然后，步驟S58確定計算器nitgr是否到達預定時間kitgr(nitgr≥kitgr)。預定時間kitgr設置在這樣的值，即該值在計算噴射特性值期間可以抑制由于噪聲等等所產生的計算錯誤，而該噴射特性值通過使單個氣缸工作量Sneflt#i乘以轉換系數Ka來計算出。如果nitgr≥kitgr，那么該過程到達步驟S60。步驟S60借助下面公式(5)計算出每個氣缸的噴射特性值Qlrn#i。積分值Qlrn#i被清0，及計算器nitgr也被清0。
表達式(5)Qlrn#i＝Qlrn#i+Kb×Qlp#i/kitgr在表達式(5)中，對預定時間Kitgr積分的積分值Qlp#i被平均，及噴射特性值Qlrn#i通過該平均學習值來更新。這時，每次單個氣缸工作量Sneflt#i的錯誤借助均分積分值Qlp#i來吸收。在表達式(5)中，例如，系數Kb可以設置在大于0且不大于1的范圍(0＜Kb≤1)內。
然后，步驟S62借助下面表達式(6)計算出學習值ΔQlrn#i。表達式(6)(-1)×ΔQlrn#i=Qlrn#i-14ΣQlrn#i]]>每個氣缸的噴射特性值Qlrn#i與所有氣缸的噴射特性值Qlrn#i的平均值(∑Qlrn#i/4)的偏差量可以通過表達式(6)來計算出。借助顛倒表達式(6)的右手側的符號來提供該學習值ΔQlrn#i，從而得到作為補償氣缸之間的該偏差的值的學習值ΔQlrn#i。步驟S62的處理不僅具有計算氣缸之間的偏差量的功能，而且還具有防止通過學習值補償所提供的噴射器16的噴射特性過大地偏離標準特性的功能。即，由于小于作為最小計算單元的LSB的值在步驟S60的計算過程中被四舍五入，因此具有這樣的可能性，即所有氣缸的噴射器16的噴射特性作為整體偏離標準特性。因此，步驟S62的處理通過執行使用所有氣缸的平均值作為標準值來處理，可以消除這種可能性。
下面步驟S64在恒定保存數據的存儲器32的預定區域寫學習值ΔQlrn#i。更加具體地說，為多個區域的每一個計算出學習值ΔQlrn#i，這些多個區域根據燃料噴射量的參數和共軌12內的燃料壓力來劃分并且作為這個區域特有的學習值來儲存。
<微小噴射量學習和相關噴射量學習的學習區域>
在本實施例中，用來執行微小噴射量學習的區域和用來執行相對噴射量學習的區域通過圖9所示的實線來隔開，噴射量Q的區域小于預定量，而噴射量Q的區域大于預定量。即，在微小噴射量Q(圖9中的“微小Q學習區域”)的區域內執行微小噴射量學習，及在大于微小噴射量學習區域的、噴射量Q的區域(圖9中的“相對Q學習區域”)內執行相對噴射量學習。因此，ECU30執行圖10所示的處理。圖10示出了在相對噴射量學習和微小噴射量學習之間的選擇的處理步驟。ECU30重復地執行這個處理，例如以預定循環地執行。
在一系列處理中，步驟S70確定目前區域是否是微小噴射量學習區域。該處理確定在圖4所示的步驟S10的處理中是否提供肯定確定。如果步驟S70為是，那么步驟S72執行圖4所示的微小噴射量學習。更加具體地說，步驟S72的處理與步驟S12的處理和圖4的下面步驟相對應。如果步驟S70為否，那么步驟S74執行圖8所示的處理。
因此，在本實施例中，借助在沒有執行微小噴射量學習的區域內執行相對噴射量學習，可以避免由于重復學習所產生的、學習處理的復雜性。而且，這種方案在用舊的噴射器16具有噴射量增大與噴射時間增大的比率根據噴射周期改變較大的特性的情況下在保持較高學習精確度上是有效的。即，在噴射器16具有這種特性的情況下，具有這樣的可能性，通過相對噴射量學習得到的學習值學習值大大不同于通過微小噴射量學習所得到的學習值，其中借助使與怠速旋轉速度處的基本噴射量相對應的噴射量的區域符合與圖9虛線所示的微小量噴射相對應的噴射量的區域，而通過相對噴射量學習得到該學習值。因此，如果借助使用圖9中的虛線所示的區域來執行該學習，那么具有這樣的可能性，即損壞了微小量噴射的控制精確度。
<相對噴射量學習的校正>
借助相對噴射量學習所得到的學習值ΔQlrn#i是用來補償這些氣缸之間的噴射特性變化量的值。學習值ΔQlrn#i不能補償每個氣缸的噴射器16的實際噴射特性和燃料噴射控制中所假想的標準特性之間的偏差量。借助假設標準特性來調整ECU30中的控制的各種類型。因此，如果使用根據相對噴射量學習所計算出的學習值ΔQlrn#i，那么具有這樣的關系，即最佳狀態下的控制的各種類型的維護變得困難了。例如，在根據指令噴射量設定共軌12內的燃料壓力的目標值或者類似值以保持較好的排氣特性時，排氣特性變壞了，因為實際噴射量偏離指令噴射量。
因此，在本實施例中，根據在QR編碼所編碼過的產品運輸時的該學習值計算出校正值(偏差量Δ)，該校正值在所有氣缸之間是均勻的以用來補償通過使用相對噴射量學習所提供的學習值來實現的噴射特性和標準特性之間的差值。更加具體地說，除了偏差量Δ之外，根據在QR編碼中所編碼出的學習值來計算出相對噴射量學習值的初始值。
圖11示出了相對噴射量學習值初始值和偏差量Δ的計算處理的處理步驟。例如，如圖3所示，緊接在QR編碼中所編碼出的學習值被寫入到ECU30之后，ECU30執行這個處理。
在一系列處理中，首先，步驟S80根據在QR編碼中所編碼出的學習值為相對噴射量學習的每個區域計算出學習值QR#i。為根據燃料壓力P和噴射量Q所分開的這些區域中的每一個儲存相對噴射量學習的每個學習值ΔQlrn#i，如圖12所示那樣。更加具體地說，該學習值ΔQlrn#i作為學習值被儲存在每個區域的中心位置上。如圖12的標記X所示那樣。中心位置被限定出，因為在該學習值用于燃料噴射控制中時，如果指令噴射量Q和燃料壓力P位于不是該中心位置的位置上，借助插值計算來計算出該學習值ΔQlrn#i。
在圖12的圓形標記所示出的QR編碼中所編碼出的該學習值被轉換成各自區域的中心位置上的值。基本上，如圖12中的中心位置C1所示那樣，根據環繞中心位置的位置上的QR編碼的學習值來執行中心位置上的轉換值的插值計算。在限定出QR編碼的學習值的這些位置不包圍中心位置(例如，圖12所示的另一個中心位置C2)的情況下，使用在與燃料壓力值相對應的位置上的QR編碼的學習值的插值計算值被用作中心位置上的轉換值，其中該燃料壓力值接近中心位置上的燃料壓力值或者QR編碼的學習值。使用與接近中心位置上的燃料壓力的燃料壓力相對應的該學習值，因為噴射器16的噴射特性大大地依賴于燃料壓力。
在因此計算出每個區域的值QR#i之后，步驟S82計算出偏差量Δ以作為值QR#i的平均值。偏差量Δ是補償發動機的噴射器16的平均特性和標準特性之間的偏差量的值。
然后，步驟S84計算出每個區域內的相對噴射量學習值的初始值ΔQlrn0#i。借助從每個值QR#i中減去偏差量Δ，計算出初始值ΔQlrn0#i。借助使用因此所計算出的偏差量Δ，可以使噴射器16的噴射特性以很高的精確度符合標準特性。
圖13示出了使用偏差量Δ所得到的燃料噴射控制精確度的改進的例子。在圖13中，指令噴射量Qc是“10”，它是單位量的10倍大小。圖3示出了這樣的例子，即在該例子中，氣缸#1-#4的實際噴射量Qa各自是“9”、“8”、“10”和“9”。在這種情況下，在QR編碼(QR學習值QR#i＝Qc-Qa)所編碼的這些學習值各自是“1”、“2”、“0”和“1”。借助使用QR學習值QR#i，可以使噴射器16的噴射特性符合標準特性。
由于相對噴射量學習值ΔQlrn#i是補償偏離所有氣缸的噴射量平均值的偏差量的值，因此相對噴射量學習值ΔQlrn#i各自是“0”、“1”、“-1”和“0”。盡管借助使用相對噴射量學習值ΔQlrn#i來補償這些氣缸之間的噴射量的變化量，但是氣缸噴射量均勻地到達“9”。其結果是，這些噴射量偏離以標準噴射特性為基礎的值。這是由于，所有氣缸的噴射量平均值是“9”并且每個相對噴射量學習值ΔQlrn#i是用來使每個氣缸的噴射量符合平均值“9”的值。相反，在本實施例中，把偏移量Δ加入到相對噴射量學習值ΔQlrn#i中，以使校正之后的噴射量(即校正過的噴射量)符合以標準噴射特性為基礎的值。
在ECU30被運輸之后且在執行相對噴射量學習之前的期間，相對噴射量學習值的初始值ΔQlrn0#i被用作相對噴射量學習值ΔQlrn#i的代替者。此外，在本實施例中，還在確定相對噴射量學習具有異常時，如圖14所示那樣，初始值ΔQlrn0#i被用作相對噴射量學習值ΔQlrn#i的代替者。圖14示出了與相對噴射量學習具有異常時有關的處理步驟。ECU30重復地執行這個處理，例如以預定循環來重復執行。
在一系列的處理中，首先，步驟S90確定相對噴射量學習是否具有異常。例如，如果相對噴射量學習值ΔQlrn#i改變較大的周期長于預定周期，或者如果相對噴射量學習值ΔQlrn#i的絕對值等于或者大于預定閾值，那么可以確定相對噴射量學習具有異常。
如果步驟S90確定相對噴射量學習具有異常，那么步驟S92把用來校正指令噴射量而不是微量噴射(如引燃噴射)的校正值設定在通過圖11的處理所計算出的相對噴射量學習的初始值ΔQlrn0#i上。如果步驟S90確定相對噴射量學習沒有異常，那么步驟S94把該校正值設定在相對噴射量學習值ΔQlrn#i上。如果完成了步驟S92或者S94的處理，那么步驟S96用校正值和偏移量Δ的總和來校正指令噴射量Qc。步驟S98通過使用校正過的指令噴射量來執行燃料噴射控制，以操縱噴射器16。如果完成了步驟S98的處理，那么這一系列的處理結束一次。
因此，即使在不能合適地執行相對噴射量學習時，例如，在曲柄角傳感器22異常時，也可以避免具有不合適值的指令噴射量的校正。此外，在相對噴射量學習暫時異常的情況下，在相對噴射量學習從異常進行恢復時，迅速地執行使用相對噴射量學習值ΔQlrn#i來校正指令噴射量。
例如，本實施例產生了下面這些效果。
(1)提供了執行相對噴射量學習和微小噴射量學習的功能，并且在沒有執行微小噴射量學習的區域內執行相對噴射量學習。因此，可以避免由于重復該學習而產生的復雜性。此外，對于明顯影響排氣特性的微量噴射，執行專用于微量噴射的學習的微小噴射量學習。因此，可以執行更加合適的學習來保持更好的排氣特性。
(2)為多個區域中的每一個學習相對噴射量學習的學習值和微小噴射量學習的學習值，其中該多個區域根據供給到噴射器16的燃料的壓力(燃料壓力)來分開。因此，執行與燃料壓力相對應的該學習。相應地，可以合適地處理噴射器16的噴射特性的燃料壓力依賴性。
(3)在計算出瞬間扭矩等量值在每個氣缸的固定間隔上的積分值之后，計算出所有氣缸的積分值的平均值。然后，根據各自氣缸的積分值和平均值之間的差值來計算出相對噴射量學習值ΔQlrn#i以作為噴射特性的學習值。因此，可以執行使這些氣缸之間的噴射量變化平滑的燃料噴射控制。
(4)借助使用在QR編碼中所編碼出的學習值來設定相對噴射量學習值的初始值ΔQlrn0#i。因此，緊接在運輸ECU30之后，可以執行根據相對噴射量學習校正噴射器16的工作。
(5)借助使用在QR編碼中所編碼出的學習值來計算出在這些氣缸之間是均勻的、作為校正值的偏移量Δ。因此，不僅借助使用相對噴射量學習值ΔQlrn#i使噴射量在這些氣缸之間是相等的，而且每個氣缸的噴射量的絕對值被校正成根據標準噴射特性的值。
(6)在相對噴射量學習異常時，借助使用初始值ΔQlrn0#i來執行燃料噴射控制。因此，即使在相對噴射量學習異常時，可以抑制噴射器16的噴射特性的偏差量。
例如，上述實施例可以被改進和執行如下。
在上述實施例中，用來補償噴射特性的偏差量的值作為噴射特性的學習值來學習。此外，例如，實際噴射量可以作為QR編碼中所編碼出的學習值或者微小噴射量學習值來學習。與相對噴射量學習有關的該學習值可以作為ΔQlrn0#ix(-1)來學習。
相對噴射量學習的方法不局限于圖8所示的方法。例如，用來執行過濾的頻率不是單一頻率。只要這些方法借助使用發動機輸出扭矩和實際噴射量之間的相關性來執行噴射特性的學習，就可以使用其它方法，其中該發動機輸出扭矩從伴隨各自氣缸內的燃料噴射的曲軸8旋轉波動中得到。
該方法不局限于學習這些區域中的每一個的相對噴射量學習的學習值的方法，其中這些區域借助噴射量和燃料壓力來分開。例如，可以使用只用燃料壓力來分開的區域。還是在這種情況下，在QR編碼中所編碼出的該學習值被轉換成位于每個區域的中心位置上的、用于相對噴射量學習的值時，在中心位置附近使用學習值的插值計算的方法可以如在上述實施例中一樣進行使用。
儲存在運輸之前所學習的學習值的方法不局限于使用QR編碼的方法。此外，例如，可以使用用一維編碼的方法。除了在運輸作為產品的ECU30之前的正時之外，還學習用來補償偏離標準特性的偏差量的、假定在燃料噴射控制中的學習值的正時可以是維護正時如更換噴射器16等等。
本發明應該不局限于所公開的實施例，而是在沒有脫離附加權利要求所限定出的本發明范圍的情況下可以以許多其它方式來實現。
權利要求
1.一種燃料噴射控制器，包括第一學習裝置，該第一學習裝置具有扭矩計算裝置，通過過濾所探測到的輸出軸的旋轉速度的值，該扭矩計算裝置計算出瞬間扭矩等量值以作為內燃機的輸出軸每單位時間的扭矩等量值；及估計裝置，用于根據該瞬間扭矩等量值來估計出發動機的噴射器的噴射特性；第二學習裝置，其具有噴射裝置，用于噴射用來執行使輸出軸的旋轉速度的探測值符合目標值的反饋控制所需要的噴射燃料量的等分的噴射量；及學習裝置，用于在反饋控制時根據燃料噴射量學習噴射器的噴射特性，其中，第一學習裝置在除了第二學習裝置執行該學習的工作區域以外的發動機工作區域內學習噴射器的噴射特性。
2.根據權利要求1所述的燃料噴射控制器，其特征在于，第一學習裝置學習根據供給到噴射器中的燃料的壓力劃分的每一個區域的噴射特性。
3.根據權利要求1所述的燃料噴射控制器，其特征在于，第一學習裝置學習根據供給到噴射器中的燃料的壓力和噴射器的燃料噴射量劃分的每一個區域的噴射特性。
4.根據權利要求1所述的燃料噴射控制器，其特征在于，該發動機是多缸內燃機，它具有多個氣缸；及第一學習裝置具有積分值計算裝置，用于為每個氣缸計算出在固定范圍上的瞬間扭矩等量值的積分值；積分值平均值計算裝置，用于計算出所有氣缸的積分值的平均值；及偏差學習裝置，用于根據各自氣缸的積分值和平均值之間的差值來學習這些氣缸之間的噴射特性的偏差以作為噴射特性的學習。
5.根據權利要求4所述的燃料噴射控制器，其特征在于，還包括儲存裝置，其事先儲存多個校正值，用于假設在燃料噴射控制器所執行的燃料噴射控制時，使噴射器的噴射特性符合標準噴射特性，這些校正值根據供給到噴射器中的燃料的壓力來設定，其中第一學習裝置借助使用校正值來設定學習的初始值。
6.根據權利要求5所述的燃料噴射控制器，其特征在于，這些校正值還根據噴射器的燃料噴射量來進行設定。
7.根據權利要求5所述的燃料噴射控制器，其特征在于，還包括轉換裝置，該轉換裝置將這些校正值中的至少一個轉換成用于每個氣缸的每一個區域的學習值；學習值平均值計算裝置，其計算出所有氣缸的轉換值的平均值以作為校正值，該校正值在所有氣缸之間是均勻的并且在噴射器根據第一學習裝置所學習的偏差來進行工作時使用該校正值；及設定裝置，其設定轉換值和這些轉換值的平均值之間的差值以作為初始值。
8.根據權利要求7所述的燃料噴射控制器，其特征在于，轉換裝置使用這些校正值中的一個作為學習值。
9.根據權利要求8所述的燃料噴射控制器，其特征在于，轉換裝置根據與所選擇的一個校正值相對應的燃料供給壓力從這些校正值中選擇一個作為學習值。
10.根據權利要求7所述的燃料噴射控制器，其特征在于，轉換裝置借助執行這些校正值的插值來計算出學習值。
11.根據權利要求10所述的燃料噴射控制器，其特征在于，轉換裝置選擇這樣的校正值，即這些校正值根據與所選擇的校正值相對應的燃料供給壓力用在插值中。
12.根據權利要求5-11任一所述的燃料噴射控制器，其特征在于，還包括確定裝置，其確定在第一學習裝置中存在或者沒有存在異常，其中如果確定在第一學習裝置中存在異常，那么借助使用初始值而不是第一學習裝置所學習的偏差值，燃料噴射控制器執行燃料噴射控制。
13.一種燃料噴射控制方法，包括通過過濾所探測到的輸出軸旋轉速度的值，計算出瞬間扭矩等量值以作為內燃機的輸出軸每單位時間的扭矩等量值和根據該瞬間扭矩等量值來估計出發動機的噴射器的噴射特性的第一學習步驟；及噴射用來執行使輸出軸的旋轉速度的探測值符合目標值的反饋控制所需要的噴射燃料量的等分的噴射量和在反饋控制時根據燃料噴射量學習噴射器的噴射特性的第二學習步驟；其中，第一學習步驟在除了第二學習步驟執行該學習的工作區域以外的發動機工作區域內學習該噴射器的噴射特性。
全文摘要
通過執行等分怠速旋轉速度控制期間所需要的燃料噴射量所得到的燃料量的n次噴射，燃料噴射控制器執行微小噴射量學習，該微小噴射量學習適合學習與微量噴射如引燃噴射有關的噴射器的噴射特性。該控制器執行相對噴射量學習，在沒有執行等分過的燃料量的噴射時，該相對噴射量學習適合于根據發動機的輸出扭矩和噴射量之間的相關性學習一些氣缸之間的噴射特性的變化量。借助噴射量和燃料壓力限定出微量噴射學習和相對噴射量學習的學習區域，因此這些學習區域不會相互干擾。
文檔編號F02D41/38GK101086233SQ20071010884
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月5日 優先權日2006年6月6日
發明者杉山公一 申請人:株式會社電裝