专利名称：增压燃料喷射设备的燃料喷射量修正方法
技术领域：
本发明涉及一种在喷射燃料时修正燃料喷射设备中的燃料喷射量的方法，更具体地涉及增压燃料喷射设备的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括增压装置，和在增压燃料喷射设备中增加供给自共轨的燃料的压力，和从燃料喷射阀喷射燃料。
背景技术：
所谓共轨燃料喷射设备是众所周知的，其中将供给自燃料泵的高压燃料存储在共轨(积聚器)中，将燃料供给到设于内燃机每个气缸内的缸内燃料喷射阀以便将燃料直接喷射到每个气缸的燃烧室中。
在共轨燃料喷射设备中，能将共轨中的压力控制到给定值，因而，能根据发动机运行状态将燃料喷射阀的喷射率控制到适当的值，以便能与发动机运行状态无关地在气缸内保持良好的燃烧状态。
具体地，在直喷式柴油机中，燃料喷射期是受限的，燃料在燃料喷射期中喷射到气缸内。同时，在共轨燃料喷射设备中，能与发动机转速无关地将燃料喷射压力保持在高值，因而，通过使用共轨燃料喷射设备，能在短时间内将大量燃料供给到燃烧室中以便能在柴油机中获得高转速和高输出。
同时，由于在柴油机中通常进行增压，所以需要通过增加燃料喷射量和用增压来进一步增加柴油机的输出，因而需要进一步增强燃料喷射压力。
然而，在共轨燃料喷射设备中，已经将燃料喷射压力设定成接近极限值的高值(例如，大约180MPa)，因而，为了进一步增加燃料压力，必需增加燃料喷射系统的全部元件如燃料泵、共轨和输送管的设计压力。然而，考虑到如成本增加和可靠性降低等问题，增加燃料喷射系统全部元件的设计压力是不实际的。
因而，为了解决该问题，提出了一种增压共轨燃料喷射设备，在该增压共轨燃料喷射设备中，将共轨中的燃料压力设定成一个基本上等于或小于传统设备中的燃料压力的值，和采用增压装置以在尽可能最接近燃料喷射阀的喷嘴孔的部分进一步增加从共轨供给到燃料喷射阀的燃料的压力。
在该增压共轨燃料喷射设备中，由于使用增压装置以进一步增加从共轨供给到燃料喷射阀的燃料的压力，所以尽管元件如燃料泵和共轨的设计压力被设定成一个基本上等于(或小于)传统设备中的设计压力的值，但也能将燃料喷射阀的实际燃料喷射压力设定成较高的值(例如，大约250MPa)，因而，能增加燃料喷射压力，同时抑制成本的巨大增加。
PCT申请JP-T-2002-539372的公开的日本译本披露了使用这种燃料增压装置的这种增压共轨燃料喷射设备的一个例子。
在PCT申请JP-T-2002-539372的公开的日本译本中披露的增压共轨燃料喷射设备中，用包括增压活塞的增压单元作为增压装置，增压单元设置在共轨和燃料喷射阀的喷嘴孔之间，通过使大直径承压活塞与小直径加压活塞相连而形成增压活塞。增压活塞根据承压活塞和加压活塞之间的面积比给燃料加压，即，在增压活塞中，将共轨中的燃料压力施加到大直径承压活塞，由此通过小直径加压活塞给从共轨供给到加压室的燃料加压，因而，能将供给到燃料喷射阀的燃料的压力增加到高于共轨中的燃料压力的值，根据大直径活塞和小直径活塞之间的面积比决定该值。
在PCT申请JP-T-2002-539372的公开的日本译本中披露的增压共轨燃料喷射设备中，增压装置设置在每个燃料喷射阀中，由此在抑制成本的巨大增加的同时增加燃料喷射压力。
然而，当将在PCT申请JP-T-2002-539372的公开的日本译本中披露的增压共轨燃料喷射设备应用于多缸内燃机时，可能出现问题。
在多缸内燃机中，当气缸中产生的转矩出现偏差时，发动机的输出可能出现波动，或可能出现燃烧噪音、振动等等，因而，必需将供给到每个气缸的燃料量的偏差减到最小，和使供给到每个气缸的燃料量一致。因而，在多缸内燃机中，调节每个气缸内的燃料喷射阀的喷射特性以便其处于预定容许偏差内，由此减少每个气缸内的燃料喷射量的偏差。
然而，在该增压共轨燃料喷射设备中，燃料喷射量不仅依据燃料喷射阀的喷射特性而且依据增压装置的特性很大地变化，因而，当在多缸内燃机中采用增压共轨燃料喷射设备时，必需既减小燃料喷射阀的喷射特性的偏差又减小增压装置的特性的偏差。因而，与仅仅需要减小燃料喷射阀的喷射特性的偏差时相比，调节非常困难。
并且，即使能将每个气缸内的燃料喷射阀的初始特性的偏差和增压装置的初始特性的偏差最小化到指定值，燃料喷射阀的特性和增压装置的特性也会由于磨损或劣化而随着使用发生变化。因而，即使初始特性的偏差处于指定范围内，每个气缸内的燃料喷射量也可能由于随着使用引起的特性的改变而出现偏差。
为了防止这种情况，必需调节每个燃料喷射阀和每个增压装置以便在燃料喷射设备工作的同时减小每个气缸内的燃料喷射量的偏差。在增压燃料喷射设备中，依据燃料喷射阀的特性和增压装置的特性这两者来决定每个气缸内的燃料喷射量。因而，如果一个气缸内的燃料喷射量与另一个气缸内的燃料喷射量出现很大的偏差，则仅仅基于燃料喷射量难以确定偏差是由燃料喷射阀引起还是由增压装置引起。结果，在增压燃料喷射设备中，不能减小每个气缸内的燃料喷射的偏差，废气性质很可能劣化，在驾驶车辆时很可能出现振动或噪音。
发明内容
本发明的目标是提供一种增压燃料喷射设备的燃料喷射量修正方法，其能容易地修正每个气缸内的燃料喷射阀和增压装置的初始特性的偏差，和由发动机运行时随着使用出现的特性变化引起的特性偏差，从而减小每个气缸内的燃料喷射量的偏差。
本发明的第一方面涉及一种修正增压燃料喷射设备中的燃料喷射量的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括存储具有预定压力的燃料和将燃料供给到燃料喷射阀的共轨；增压装置，用于将从共轨供给到燃料喷射阀的燃料的压力增加到一个高于预定压力的增压压力；和喷射控制装置，用于开启燃料喷射阀和使燃料喷射阀喷射被供给的燃料，在增压装置处于操作状态中时，通过调节增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时之间的差，增压燃料喷射设备控制燃料喷射阀的燃料喷射特性，燃料喷射量修正方法包括下列步骤在增压装置处于非操作状态中时操作喷射控制装置以便执行燃料喷射；和在执行燃料喷射时修正燃料喷射阀的燃料喷射量。
即，在向其应用了第一方面中的燃料喷射量修正方法的增压燃料喷射设备中，在增压装置处于操作状态中时，通过调节增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时来控制燃料喷射特性。因而，实际燃料喷射量受增压装置和喷射控制装置两者的偏差的复杂组合和前述操作开始时间差的影响，因而，难以检测和修正由每个元件的特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差。
根据本发明，当增压装置处于非操作状态中时修正燃料喷射量。当增压装置处于非操作状态中时，燃料喷射量不受增压装置的增压特性的偏差的影响，因而，在该状态中，燃料喷射量的偏差仅仅由燃料喷射阀特性的偏差引起，从而，能与由增压装置特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差无关地修正由燃料喷射阀特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差。因而，能在不将燃料喷射阀的初始特性精确调节到参考值的情况下，在发动机运行时修正燃料喷射量的偏差。
在根据本发明的燃料喷射量修正方法中，能在发动机运行时修正燃料喷射阀的特性与参考值的偏差。因而在执行了根据本发明的燃料喷射量修正之后，在增压装置处于操作状态中时燃料喷射量的偏差仅仅由增压装置特性的偏差引起，因而，也能修正增压装置特性的偏差。
在本发明第一方面中，燃料喷射量修正方法还可以包括下列步骤当执行燃料喷射时，在修正燃料喷射阀的燃料喷射量之后修正增压装置的操作开始正时。首先，修正了由燃料喷射阀特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差，然后修正了由增压装置特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差。在修正了由燃料喷射阀特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差之后，燃料喷射量的偏差仅仅由增压装置特性的偏差引起。因而，根据本发明，能彼此无关地检测和修正仅仅由燃料喷射阀喷射特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差，和仅仅由增压装置特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差。因而，能准确地修正燃料喷射量。
在本发明第一方面中，增压燃料喷射设备可以包括多个燃料喷射阀和多个喷射控制装置；和可以调节每个喷射控制装置的操作期，以使得在修正燃料喷射量时减小每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差。
本发明的第二方面涉及一种修正增压燃料喷射设备中的燃料喷射量的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括存储具有预定压力的燃料和将燃料供给到燃料喷射阀的共轨；增压装置，用于将从共轨供给到燃料喷射阀的燃料的压力增加到一个高于预定压力的增压压力；和喷射控制装置，用于开启燃料喷射阀和使燃料喷射阀喷射被供给的燃料，在增压装置处于操作状态中时，通过调节增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时之间的差，增压燃料喷射设备控制燃料喷射阀的燃料喷射特性。燃料喷射量修正方法包括下列步骤在增压装置开始操作之后，在供给到燃料喷射阀的燃料的压力达到增压压力之后，操作喷射控制装置以便执行燃料喷射；和在执行燃料喷射时修正燃料喷射阀的燃料喷射量。
即，在根据本发明第二方面的燃料喷射量修正方法中，在增压装置开始操作之后，在供给到燃料喷射阀的燃料的压力达到增压压力之后执行燃料喷射，和在执行燃料喷射时修正燃料喷射阀的燃料喷射量。在增压装置处于操作状态中的情况下，当增压装置开始操作时，供给到燃料喷射阀的燃料的压力开始增加，并达到预定增压压力。因而，由于在供给到燃料喷射阀的燃料的压力达到增压压力之后执行燃料喷射，所以能在将供给到燃料喷射阀的燃料的压力保持在高的常值的情况下执行燃料喷射。
因而，由于在这种状态中修正燃料喷射阀的燃料喷射量，所以能检测和修正仅仅由高压下的燃料喷射阀的燃料喷射特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差，同时消除增压装置的增压特性的影响(例如，供给燃料的压力增加的速度)。
并且，由于以该方式修正仅仅由燃料喷射阀的燃料喷射特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差，所以此后能检测和修正仅仅由增压装置的增压特性引起的燃料喷射量的偏差。
在涉及本发明第二方面的方面中，燃料喷射量修正方法还可以包括下列步骤当执行燃料喷射时，在修正燃料喷射阀的燃料喷射量之后修正增压装置的操作开始正时。首先，修正了由燃料喷射阀特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差，然后修正了由增压装置特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差。在修正了由燃料喷射阀特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差之后，燃料喷射量的偏差仅仅由增压装置特性的偏差引起。因而，根据本发明，能彼此无关地检测和修正仅仅由燃料喷射阀喷射特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差，和仅仅由增压装置特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差。因而，能准确地修正燃料喷射量。
在本发明第二方面中，增压燃料喷射设备可以包括多个燃料喷射阀和多个喷射控制装置；和可以调节每个喷射控制装置的操作期，以使得在修正燃料喷射量时减小每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差。因而，当修正每个燃料喷射阀的燃料喷射特性的偏差时，调节每个燃料喷射阀的阀开启期，以使得每个燃料喷射阀的燃料喷射量变得一致。因而，修正了由每个燃料喷射阀的燃料喷射特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差，每个燃料喷射阀的燃料喷射量变得一致。
在涉及本发明第二方面的方面中，当修正燃料喷射量时，在调节量大于预定值的情况下，其中依据该调节量调节喷射控制装置中的至少一个的操作期，则可以确定在与喷射控制装置对应的燃料喷射阀中出现异常。因而，在调节量过大的情况下，其中依据该调节量调节喷射控制装置的操作期，确定燃料喷射阀的喷射特性的偏差异常地大，和确定在燃料喷射阀中出现异常。因而，能容易和准确地确定在燃料喷射阀中是否出现异常。
本发明的第三方面涉及一种修正增压燃料喷射设备中的燃料喷射量的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括存储具有预定压力的燃料和将燃料供给到燃料喷射阀的共轨；增压装置，用于将从共轨供给到燃料喷射阀的燃料的压力增加到一个高于预定压力的增压压力；和喷射控制装置，用于开启燃料喷射阀和使燃料喷射阀喷射被供给的燃料，在增压装置处于操作状态中时，通过调节增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时之间的差，增压燃料喷射设备控制燃料喷射阀的燃料喷射特性。燃料喷射量修正方法包括下列步骤当增压装置处于操作状态中时，在供给到燃料喷射阀的燃料的压力达到增压压力之前，操作喷射控制装置以便执行燃料喷射；和在执行燃料喷射时修正增压装置的操作开始正时。
即，在本发明第三方面中，由于当增压装置处于操作状态中时，在供给到燃料喷射阀的燃料的压力达到增压压力之前开始燃料喷射，所以，将燃料喷射期设定成使得其包括一时期，在该时期中，增压装置正在使供给到燃料喷射阀的燃料的压力增加。因而，增压装置正在使供给到燃料喷射阀的燃料压力增加的速度对燃料喷射阀的燃料喷射量有很大的影响，从而，由于在供给到燃料喷射阀的燃料的压力正在增加时执行燃料喷射，所以能基于这时的燃料喷射量检测增压装置的增压特性(压力增加速度)与参考值的偏差。因而，能修正由增压装置的增压特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差。
通过改变增压装置的操作开始正时，即，当开始燃料喷射时供给到燃料喷射阀的燃料的压力已经增加到的程度，来修正增压装置特性的偏差。因而，能修正由增压装置的增压特性的偏差引起的燃料喷射量的偏差。
在本发明第三方面中，增压燃料喷射设备可以包括多个燃料喷射阀、多个喷射控制装置和多个增压装置；和可以为每个燃料喷射阀调节增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时之间的差，以使得在修正燃料喷射量时减小每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差。因而，当调节增压装置的操作开始正时时，修正了增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时之间的差，以使得减小每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差。因而，能修正由增压装置特性的偏差引起的每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差，结果，每个燃料喷射阀的燃料喷射量变得一致。
在涉及本发明第三方面的方面中，当修正燃料喷射量时，在调节量大于预定值的情况下，其中依据该调节量调节增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时之间的差，则可以确定在增压装置中出现异常。因而，当修正燃料喷射量时，在调节量过大的情况下，其中依据该调节量调节增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时之间的差，确定增压装置的增压特性的偏差异常地大，和确定在增压装置中出现异常。因而，能容易和准确地确定在增压装置中是否出现异常。
在本发明第三方面或涉及本发明第三方面的方面中，增压燃料喷射设备还可以包括增压控制装置，用于根据发动机运行状态在增压装置处于操作状态中的情况下的燃料喷射和在增压装置处于非操作状态中的情况下的燃料喷射之间改变；和当根据发动机运行状态应该通过增压控制装置将增压装置保持在非操作状态中时，可以通过在修正燃料喷射量所需的一段时间长度中操作增压装置来修正燃料喷射量。因而，在低压喷射时，其中应该在不操作增压装置的情况下仅仅用共轨中的压力执行喷射，通过在修正燃料喷射量所需的时间长度中操作增压装置来修正增压装置的特性。因而，甚至在根据发动机运行状态应该将增压装置保持在非操作状态中时，例如在低压喷射时，也能修正增压装置。
根据本发明，由于在应该执行低压喷射时操作增压装置，所以实际上增加了燃料喷射阀的燃料喷射压力。然而，通过预先降低共轨中的压力，和在增压时抑制燃料喷射压力的巨大增加，能防止燃料喷射压力的增加对发动机运行的影响。
本发明的第四方面涉及一种增压燃料喷射设备的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括存储具有预定压力的燃料和将燃料供给到燃料喷射阀的共轨；增压装置，其包括大直径活塞和与大直径活塞相连的小直径加压活塞，共轨中的燃料压力被施加到大直径活塞，小直径加压活塞给从共轨供给到燃料喷射阀的燃料加压，增压装置用加压活塞将供给到燃料喷射阀的燃料的压力从共轨中的预定压力增加到一个高于预定压力的增压压力；和喷射控制装置，用于使燃料喷射阀开启和使燃料喷射阀喷射被供给的燃料，在增压装置处于操作状态中时，通过调节增压装置的操作开始正时和喷射控制装置的操作开始正时之间的差，增压燃料喷射设备控制燃料喷射阀的燃料喷射特性。燃料喷射量修正方法包括下列步骤在通过增压装置增加燃料的压力的情况下执行燃料喷射时，基于共轨中的燃料压力的变化计算燃料喷射阀的燃料喷射量；和基于计算的燃料喷射量修正燃料喷射阀的燃料喷射量。
根据本发明第四方面，在向其应用了燃料喷射量修正方法的燃料喷射设备中，增压装置将共轨中的液压供给到大直径活塞，挤压与大直径活塞相连的小直径加压活塞，从而给供给自共轨的燃料加压，和将压力下的燃料输送给燃料喷射阀。因而，当执行增压的燃料喷射时，从共轨流入大直径活塞侧中的燃料量等于这样一个量，该量通过用大直径活塞和小直径活塞之间的面积比乘由小直径加压活塞在压力下输送给燃料喷射阀的燃料量(即，燃料喷射量)而获得。
当增压装置处于非操作状态中时，共轨排出与每次执行燃料喷射时的燃料喷射量相等量的燃料，和共轨中的压力与燃料喷射量成比例地降低。然而，由于一般将共轨的容积设定成使得共轨的容积与燃料喷射量相比足够大，所以当在增压装置处于非操作状态中的情况下执行燃料喷射时，共轨中压力的改变很小。同时，当增压装置处于操作状态中时，除了燃料喷射阀的燃料喷射量之外，共轨排出推动增压装置的大直径活塞所需的比较大的燃料量。因而，当在增压装置处于操作状态中的情况下执行燃料喷射时，共轨中压力的减小程度比较大。同样，在这种情况下，共轨中压力的减小程度与燃料喷射量成比例。因而，当在增压装置处于操作状态中的情况下执行燃料喷射时，由于共轨中压力的减小程度很大，和能准确地测量共轨中压力的减小程度，所以当执行燃料喷射时，能基于共轨中压力的减小准确地计算燃料喷射阀的燃料喷射量。
根据本发明，通过在执行增压压力燃料喷射时基于共轨中压力的改变计算燃料喷射阀的燃料喷射量，能容易和准确地确定燃料喷射量，从而能准确地修正燃料喷射量。
根据本发明的前述方面，在发动机运行时能容易和准确地修正增压燃料喷射设备中的燃料喷射量，因而，能减少精确调节燃料喷射阀的喷射特性和增压装置的操作特性所需的工时和降低成本。另外，能在燃料喷射阀和增压装置开始使用后，修正由燃料喷射阀和增压装置的特性的变化引起的燃料喷射量的偏差。
图1是表示汽车柴油机的构造的示意图，根据本发明的燃料喷射量修正方法能应用于该柴油机；图2是示意图，表示具有燃料增压单元的燃料喷射阀的构造的例子；图3是说明燃料喷射阀的喷射特性的图表；图4是说明增压单元的增压特性的图表；图5是说明燃料喷射量修正的一个例子的流程图；图6是图表，说明基于气缸压力的变化计算燃料喷射量的方法的原理；图7是流程图，说明与图5中所示的燃料喷射量修正不同的燃料喷射量修正的另一个例子；和图8是说明图7中的燃料喷射量修正的改进例的流程图。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图描述本发明的一个实施例。图1是示意图，表示当在汽车柴油机中使用采用根据本发明的燃料喷射量修正方法操作的燃料喷射设备时的构造。
在图1中，内燃机1包括燃料喷射阀10a到10d，每个燃料喷射阀都包括增压单元并将燃料直接喷射到每个气缸#1到#4中。在本实施例中，用包括四个气缸#1到#4的四缸四冲程柴油机作为内燃机1。燃料喷射阀10a到10d分别通过高压燃料管11a到11d与公共积聚器(共轨)3相连。共轨3存储由高压燃料喷射泵5供给的加压燃料，并分别通过高压燃料管11a到11d将高压燃料分配给燃料喷射阀10a到10d。
在本发明的实施例中，例如，高压燃料喷射泵5是包括流量调节机构的柱塞式泵。高压燃料喷射泵5将供给自燃料箱(未示出)的燃料的压力增加到预定压力，然后将燃料供给到共轨3。在压力下从泵5输送到共轨3的燃料量通过反馈由电控单元(在下文中称为“ECU”)20控制，以便共轨3的压力等于目标压力。
在图1中，ECU 20控制内燃机1，ECU 20构造为具有已知构造的数字计算机，其中用双向总线使只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、微处理器(CPU)和输入/输出端口彼此相连。ECU 20控制每个燃料喷射阀10a到10d的阀开启正时和阀开启期，每个增压单元110a到110d(稍后描述)的操作开始正时等等，从而控制每个燃料喷射阀10a到10d的燃料喷射正时和燃料喷射量。另外，ECU20执行发动机的基本控制，如发动机转速的控制。
为了执行这些控制，在本实施例中，在共轨3中提供了用于检测共轨3中的燃料压力的燃料压力传感器27，还在发动机1的加速器踏板(未示出)附近提供了用于检测加速器开度(驾驶员操作的加速器踏板的踩下量)的加速器开度传感器21。
在图1中，曲柄角传感器25检测发动机1的曲轴的旋转相位。曲柄角传感器设置在曲轴附近，曲柄角传感25每隔预定曲柄角(例如，每隔15度)产生曲柄角脉冲信号，并每隔720度曲柄角输出参考脉冲信号。ECU 20基于从曲柄角传感器25输入给它的曲柄角脉冲信号输入的频率计算发动机转速，ECU 20还基于从加速器开度传感器21输入给它的加速器开度信号和发动机转速计算每个燃料喷射阀10a到10d的燃料喷射正时和燃料喷射量。在本实施例中，能用任何已知方法作为计算燃料喷射阀的燃料喷射正时和燃料喷射量的方法。ECU20还在曲柄角传感器25的参考脉冲信号被输入给它之后，基于曲柄角脉冲信号的数量计算曲轴的旋转相位(当前曲柄角)。
此外，在本实施例中，在发动机1的每个气缸内提供用于检测气缸内压力的每个气缸压力传感器23a到23d(在下文中，共同称为“气缸压力传感器23”)，气缸压力传感器23的输出也通过模数转换器(未示出)输入给ECU20的输入端口。如后所述，ECU 20用气缸压力传感器23在发动机运行时检测的每个气缸内的气缸压力和曲柄角传感器25检测的曲柄角来计算每个气缸内的实际燃料喷射量。
下面，将描述具有本发明本实施例中的增压单元的燃料喷射阀10(由于燃料喷射阀10a到10d具有同样的构造，所以在下文中，共同称为“燃料喷射阀10”)的构造。
图2是示意图，表示具有本发明本实施例中的增压单元的燃料喷射阀10的构造。
图2表示具有增压单元的整个燃料喷射阀10。如图1中所示，燃料喷射阀10通过高压管11与共轨3相连。在图2中，为了方便的原因，示出了三个高压管11-1、11-2、11-3，然而，三个管可以从一个高压管11伸出。
在图2中，提供了增压单元110和增压控制阀111。阀针113打开/关闭燃料喷射阀10的喷嘴部105的喷嘴孔116，燃料凹腔106在喷嘴部105中形成在阀针113周围。图2中的控制活塞112承受稍后描述的喷射控制室103中的液压并向图2中的下方(即，沿阀关闭方向)压阀针113。弹簧112a与控制活塞112无关地沿阀关闭方向压阀针113。
喷射控制室103形成于阀针113的上部中。在控制室103中，提供了包括电磁线圈致动器109a的喷射控制阀109。通过操作电磁线圈致动器109a，控制室103中的液压通过孔119排出到排放管(未示出)。控制室103还通过孔118与增压燃料通道108相连，和通过单向阀117与高压管11-1相连。
在图2中，提供了燃料喷射通道107。燃料喷射通道107与喷嘴105的燃料凹腔106相连。当执行增压压力燃料喷射时，通过燃料喷射通道107将压力被增压单元110增加的燃料供给到燃料凹腔106，当执行非增压压力燃料喷射时，燃料通过燃料喷射通道107从共轨3供给到燃料凹腔106。
当喷射控制阀119处于关闭状态中时，喷射控制室103中的燃料压力基本上等于燃料喷射通道107中的压力和燃料凹腔106中的压力。在这种状态中，弹簧112a和控制活塞112压阀针113，阀针113与喷嘴尖端的阀座关闭地接触，以便关闭喷嘴孔116。同时，当向致动器109a供应电流时，喷射控制阀109打开，控制室103中的燃料通过孔119排出到排放管，控制室103中的压力降低。
结果，控制室103中的压力变得低于燃料喷射通道107中的压力和燃料凹腔106中的压力，因而，阀针113受燃料凹腔106中的液压的压力，并克服弹簧112a和控制活塞112的压力向上移动(即，沿阀打开方向)，从而，喷嘴孔116打开，燃料凹腔106中的燃料从喷嘴孔116喷出。
下面，将描述增压单元110。增压单元110包括增压活塞104，增压活塞104包括大直径活塞部104a和小直径活塞部104b。增压控制室114b形成在大直径活塞部104a的小直径活塞部104b侧上，液压室114a形成在大直径活塞部104a的一侧上，该侧与增压控制室114b相对。液压室114a和共轨3之间通过高压管11-2连通。此外，形成增压室114c以使得其与增压活塞104的小直径活塞部104b的端部相邻，增压室114c和增压燃料通道108之间连通。
在图2中，提供了增压控制阀111。增压控制阀111是电磁线圈驱动的选择阀，增压控制阀111选择地使增压控制室114b通过高压管11-3与共轨3相连或与排放管111a相连。当增压单元110处于非操作状态中时，停止向增压控制阀111的电磁线圈致动器的电流供应，增压控制室114b通过增压控制阀111与高压管11-3相连，因而，将共轨3中的燃料压力施加到增压控制室114b。并且，共轨3中的压力通过高压管11-2施加到增压单元110的液压室114a。因而，增压活塞104的大直径活塞部104a两侧上的压力变得相同。
在这种状态中，增压活塞104被弹簧115推动和向上移动，弹簧115将大直径活塞部104a推向液压室114a侧，燃料通过管11-1和单向阀117从共轨3流入增压室114c中。因而，增压燃料通道108和燃料喷射通道107中的燃料压力变得等于共轨3中的压力，即，当增压单元110处于非操作状态中时，燃料喷射阀10的喷射压力变得等于共轨3中的燃料压力。
同时，当向增压控制阀111的电磁线圈致动器供应电流时，增压控制室114b通过增压控制阀111与排放管111a相连，因而，增压控制室114b中的燃料通过增压控制阀111排出到排放管111a，结果，增压控制室114b中的压力急剧降低。
因而，增压活塞104受液压室114a中液压的压力，该液压施加到大直径活塞部104a，小直径活塞部104b给增压室114c中的燃料加压，因而，增压室114c中的燃料压力变得基本上等于一个值，该值通过用大直径活塞部104a和小直径活塞部104b之间的横截面积比乘液压室114a中的共轨燃料压力而获得。即，当增压单元110处于操作状态中时，增压燃料通道108和燃料喷射通道107中的压力以及喷射控制室103中的压力增加到增压压力，该增压压力通过用大直径活塞部104a和小直径活塞部104b之间的横截面积比乘共轨3中的燃料压力而获得。
因而，在具有本实施例的增压单元的燃料喷射阀10中，能通过将增压单元110的状态从非操作状态改变成操作状态，使燃料喷射压力从低压(共轨3中的燃料压力)增加到高压(增压压力)。在这种情况下，当压力增加时，增压压力仅仅施加到增压单元110的增压室114c、增压燃料通道108、燃料喷射通道107、喷嘴部105、喷射控制室103等等。因而，由于使用增压单元110，能将燃料喷射设备的几乎全部元件如共轨3和燃料泵5的设计压力设定成基本上等于传统设备中的设计压力的较低值，因而，能在抑制整个燃料喷射设备成本增加的同时，很大程度地增加燃料喷射压力。
然而，在将具有增压单元的燃料喷射阀安装到如图1中所示的多缸内燃机的每个气缸中的情况下，每个气缸内的燃料喷射量有偏差。即，由于制造公差引起的初始特性的偏差、由随着使用导致的磨损引起的特性偏差等等，所以每个燃料喷射阀的燃料喷射特性有偏差，每个增压单元的特性有偏差。
结果，就多缸内燃机来说，每个气缸内的燃料喷射量有偏差。如果每个气缸内的燃料喷射量的偏差很大，则发动机的输出转矩可能发生很大程度的波动，可能出现很大的振动，废气性质可能劣化。因而，如上所述，必需修正每个元件的特性的初始偏差、随着使用引起的偏差等等，即，必需调节每个燃料喷射阀，以使得每个气缸内的燃料喷射量一致。
如后所述，在发动机运行时检测或估计每个气缸内的燃料喷射量的方法是众所周知的。然而，就具有如图2中所示的增压单元的燃料喷射阀来说，燃料喷射特性既受喷嘴105、阀针113、喷射控制阀109等等(在下文中，共同称为“燃料喷射阀元件”)的燃料喷射特性的影响，又受增压单元110、增压控制阀111等等(在下文中，共同称为“增压元件”)的增压特性的影响。
因而，如果在发动机运行时估计每个气缸内的燃料喷射量，和确定每个气缸内的燃料喷射量是否有偏差，则难以确定每个气缸内的燃料喷射量的偏差是由燃料喷射阀元件的特性的偏差引起还是由燃料增加元件的特性的偏差引起。因而，在传统的情况下，当在发动机运行时修正每个元件的特性时，不能决定其特性需要被修正的元件和特性需要被修正的程度。结果，难以使每个气缸内的燃料喷射量一致。
在本发明的本实施例中，为了解决上述问题，执行下面三个修正。(1)在低压喷射时的燃料喷射阀元件的喷射特性的修正，(2)在增压压力矩形喷射时的燃料喷射阀元件的喷射特性的修正，(3)在增压压力三角形喷射时的增压单元的增压特性的修正。在下文中，将描述每种修正。
(1)在低压喷射时的燃料喷射阀元件的喷射特性的修正。在本说明书中，将增压单元110处于非操作状态中时的燃料喷射称为“低压喷射”，即，术语“低压喷射”表示与普通共轨燃料喷射相同的燃料喷射。
在本实施例中，当在发动机中执行低压喷射时，检测或估计每个气缸内的燃料喷射量。在执行低压喷射时，增压单元处于非操作状态中，因而，如果每个气缸内的燃料喷射量有偏差，则偏差仅仅由燃料喷射阀元件的特性的偏差引起。
因而，在本实施例中，首先，在执行低压喷射时检测或估计每个气缸内的燃料喷射量。如果每个气缸内的燃料喷射量有偏差，则修正每个燃料喷射阀的燃料喷射特性以便减小每个气缸内的燃料喷射量的偏差。
更具体地，通过修正燃料喷射期(燃料喷射阀的阀开启期)来修正燃料喷射特性。每个燃料喷射阀的燃料喷射量依据喷嘴孔直径、燃料喷射压力和燃料喷射期(阀开启期)改变。通常，由于喷嘴孔直径由燃料喷射阀决定，所以基于参考数值表决定每个燃料喷射阀的标准燃料喷射量，在参考数值表中，燃料喷射期与每个燃料喷射压力的燃料喷射量对应。
如上所述，燃料喷射阀的喷射特性实际上由于制造公差所引起的初始偏差或各个部分随着使用导致的磨损而改变。在本实施例中，通过修正燃料喷射期来修正燃料喷射阀的喷射特性的改变。即，在本实施例中，在低压喷射时检测、计算或估计(在下文中，共同称为“检测”)每个气缸内的燃料喷射量，当每个气缸内燃料喷射量的偏差大于预定值时，修正每个燃料喷射阀的燃料喷射期以使燃料喷射期增加或减小，以便偏差变得等于或小于预定值。如后所述，用一些方法修正偏差，这些方法与能检测每个气缸内的燃料喷射量的绝对值的情况、仅仅能检测气缸的燃料喷射量之间的数量的相互关系的情况、或其它情况相对应。
图3表示燃料喷射阀的燃料喷射期τ和燃料喷射量Q之间的关系(即，燃料喷射阀的喷射特性)。如图3中所示，燃料喷射阀的燃料喷射量Q基本上与燃料喷射期τ成比例地增加。在图3中，实线A表示参考燃料喷射阀的喷射特性，喷射特性线的倾度依据喷射压力而改变。然而，当每个燃料喷射阀的燃料喷射量有偏差时，喷射特性线的倾度关于每个燃料喷射阀改变。
例如，给定燃料喷射阀的喷射特性可能有偏差，表示该燃料喷射阀的喷射特性的喷射特性线可能如图3中的虚线B所示地改变。在这种情况下，虽然在喷射的燃料量为Q0时，根据参考喷射特性，燃料喷射期(参考燃料喷射期)是期间“a”，但燃料喷射量有偏差的燃料喷射阀的燃料喷射期是期间“b”。在本实施例中，将燃料喷射期修正系数α定义为α＝b/a。关于燃料喷射量有偏差的燃料喷射阀(由图3中的虚线B表示)，通过用值α乘从燃料喷射量的参考数值表获得的燃料喷射期，来修正燃料喷射量的偏差。
在本实施例中，由于修正系数α依据燃料喷射压力改变，所以既在低压喷射时又在稍后描述的增压压力矩形喷射(高压喷射)时获得修正系数α。当喷射压力居中时，例如通过根据压力执行这两个修正系数的一次插值来计算修正系数。
(2)在增压压力矩形喷射时的燃料喷射阀元件的喷射特性的修正。图4表示增压单元的增压特性。在图4中，垂直宽度表示增压单元110的出口处的压力(即，增压燃料通道108内的压力)，水平宽度表示自增压指令信号传递到增压控制阀111以后的经过时间(即，在增压控制阀111开始操作之后的经过时间)。
如图4中所示，在增压控制阀111开始操作之后，由于增压控制阀111和增压活塞104的操作开始的延迟，所以在增压延迟期TD中，增压燃料通道108中的压力仍然等于共轨压力PC，不发生变化。在增压延迟期TD过去后，增压燃料通道108中的压力基本上线性地增加。在达到增压压力PE后，增压燃料通道108中的压力保持在增压压力PE。增压压力PE是通过用增压活塞104的大直径活塞部104b和小直径活塞部104a之间的面积比乘共轨压力PC而获得的值。
在增压元件的各个部分如增压单元110和增压控制阀111中引起初始偏差或由磨损导致的偏差的情况下，在压力增加时，增压延迟期(操作开始延迟期)TD和压力增加的速度(增压倾斜部PS的倾度)改变，如图4中的虚线所示。然而，增压燃料通道108中的压力最后达到的增压压力PE几乎不改变。在本实施例中，将在压力增加时在增压单元110的出口中的压力达到增压压力PE之后执行的燃料喷射称为“增压压力矩形喷射”。
如上所述，在增压压力矩形喷射时的整个燃料喷射期中，燃料喷射压力保持在增压压力PE。此外，增压压力PE几乎不受每个增压元件如增压单元的偏差的影响，因而，在增压压力矩形喷射时，当每个气缸内的燃料喷射量有偏差时，燃料喷射量的偏差仅仅由燃料喷射阀元件的特性的偏差引起，如低压喷射的情况中那样。
因而，在本实施例中，当在发动机中执行增压压力矩形喷射时，执行与在低压喷射时执行的修正相同的修正，执行计算以获得增压压力喷射时(即，高压喷射时)的燃料喷射期修正系数α。因而，除了在上述低压喷射时计算的修正系数α之外，还在增压压力矩形喷射时计算修正系数α。即，在压力高时(即，在增压压力矩形喷射时)和在压力低时(即，在低压喷射时)，能获得两个燃料喷射期修正系数α，因而，能在压力是特定的中间压力时计算修正系数。
(3)在增压压力三角形喷射时的增压单元的增压特性的修正。就前述增压压力矩形喷射来说，在增压单元110开始操作之后，在燃料压力达到增压压力之后执行燃料喷射，因而，就增压压力矩形喷射来说，只要燃料压力达到增压压力，即使燃料喷射正时在某种程度上改变，燃料喷射量也不会受影响。
然而，在将燃料喷射期设定成使其包括增压期的情况下，在增压期中，增压单元正在使燃料压力增加(即，图4中的增压倾斜部PS)，如图4中的期间IJD所示，则当燃料喷射正时改变时(例如，燃料喷射期改变成图4中的期间IJD’)，在整个燃料喷射期中的平均燃料喷射压力会改变。因而，当燃料喷射正时改变时，即使燃料喷射期的长度不变，燃料喷射量也会改变。
在本实施例中，在将燃料喷射期设定成使其如图4中的期间IJD那样包括增压倾斜部PS的情况下，将燃料喷射称为“增压压力三角形喷射”。就增压压力三角形喷射来说，通过改变增压单元的操作开始正时(严格地说，增压控制阀111的操作开始正时)和燃料喷射开始正时之间的差(图4中的ID)或燃料喷射期，能改变燃料喷射率和燃料喷射量。
在本实施例中，当执行增压压力三角形喷射时，通过实验预先设定增压控制阀111的操作开始正时和燃料喷射阀10的操作开始正时之间的差(在下文中，称为“操作开始正时差”)和燃料喷射期，以便能根据发动机运行状态(燃料喷射量、发动机转速等等)实现最佳燃料喷射。操作开始正时差和燃料喷射期中的每个都作为用燃料喷射量、发动机转速等等作为参数的数值表存储在ECU 20的ROM中。
如上所述，由于制造公差引起的初始特性偏差或由于随着使用导致的磨损，每个增压元件的增压特性发生改变，因而，操作开始延迟期和每个增压元件的增压倾斜部的倾度有偏差。例如，在增压特性相对参考特性(由图4中的实线所示)改变的情况下，如图4中的虚线所示，即使操作开始正时差ID和燃料喷射期IJD不改变，燃料喷射量也会改变。
在本实施例中，当在增压压力三角形喷射时检测每个气缸内的燃料喷射量时，和燃料喷射量的偏差等于或大于预定值时，执行增压元件特性的修正。如上所述，在增压压力三角形喷射时，依据燃料喷射期和操作开始正时差两者决定燃料喷射量，因而，当燃料喷射量在增压压力三角形喷射时有偏差时，偏差可能既由增压元件的特性的偏差引起又由燃料喷射阀元件的特性的偏差引起。
因而，在本实施例中，首先，获得低压喷射时的燃料喷射期修正系数和增压压力矩形喷射时的燃料喷射期修正系数。在基于结果修正燃料喷射期之后，执行增压压力三角形喷射，和检测燃料喷射量的偏差。从而，在修正燃料喷射阀元件的特性之后，确定增压压力三角形喷射时的燃料喷射量的偏差。因而，如果燃料喷射量有偏差，则燃料喷射量的偏差仅仅由增压元件的特性(即，操作开始延迟期TD和/或增压倾斜部PS的倾度)的改变引起。
在本实施例中，通过改变增压控制阀111的操作开始正时和燃料喷射开始正时之间的差(图4中的ID)，修正由增压元件特性(操作开始延迟期TD和/或增压倾斜部PS的倾度)的改变引起的燃料喷射量的偏差。更具体地，在不改变燃料喷射开始正时和燃料喷射期的情况下，通过改变增压控制阀111的操作开始正时来调节操作开始正时差。
例如，在图4中，在增压特性相对参考增压特性(由实线表示)改变的情况下，如虚线所示，则在将操作开始正时差(ID)设定成参考值的情况下执行喷射时，与根据参考增压特性(由实线表示)的喷射相比，根据实际增压特性(由虚线表示)以高压执行实际的喷射，因而，整个燃料喷射量变得大于参考值。
因而，在这种情况下，例如，通过如图4中所示地将操作开始正时差从ID减小到ID’来减小燃料喷射量。同样，当燃料喷射量小于参考值时，通过增加操作开始正时差来增加燃料喷射量。
在本实施例中，在增压压力三角形喷射时，获得操作开始正时差ID’，操作开始正时差ID’用于执行调节以使得每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差处于预定范围中，并将操作开始正时差ID’与参考操作开始正时差ID之间的差(ID’-ID)作为操作开始正时差的修正量β存储起来。在增压压力三角形喷射时，通过将实际的操作开始正时差设定成一个值来修正增压元件的特性，该值通过用参考操作开始正时差ID加上修正量β(ID+β)而获得。根据发动机运行状态决定参考操作开始正时差。能通过改变增压控制阀111的操作开始正时或通过改变燃料喷射开始正时来修正操作开始正时差。然而，由于改变燃料喷射开始正时可能影响发动机性能，所以在本实施例中，通过改变增压控制阀111的操作开始正时来改变操作开始正时差ID。
如上所述，在本实施例中，首先，在低压喷射时和在增压压力矩形喷射时修正燃料喷射阀元件的特性(燃料喷射期)。接着，在增压压力三角形喷射时修正增压元件的特性(操作开始正时差)。因而，燃料喷射阀元件的特性和增压元件的特性被彼此无关地修正，由此能减小每个气缸内的燃料喷射量的偏差。
在本实施例中，当发动机运行时，ECU 20执行控制以使得仅仅在当前发动机运行状态满足预定条件(例如，发动机输出高和发动机转速高的条件)时，基于发动机运行条件(燃料喷射量、发动机转速等等)用增压单元执行高压喷射。因而，依据发动机运行状态，在不使用增压单元的情况下，普通共轨燃料喷射可能继续执行很长时间，结果，可能在增压压力矩形喷射时不执行燃料喷射阀元件的喷射特性的修正，和在增压压力三角形喷射时不执行增压单元的增压特性的修正。
因而，在本实施例中，当每个气缸内的燃料喷射量偏差的修正没有完成时，在普通共轨燃料喷射(低压喷射)继续执行一个预定时间长度或更长时间的情况下，强行操作增压单元，甚至在根据发动机运行状态不应该操作增压单元时。因而，在上述情况下，能在增压压力矩形喷射时执行燃料喷射阀元件的喷射特性的修正，和在增压压力三角形喷射时执行增压单元的增压特性的修正。
因而，能与发动机运行状态无关地迅速修正每个气缸内的燃料喷射量的偏差。在这种情况下，为了防止燃料喷射压力的增加对燃料喷射量的影响，可以预先降低共轨中的燃料压力，然后可以操作增压单元以便防止燃料喷射压力在增压压力喷射时的过大增加。
图5是流程图，其具体说明前述燃料喷射量修正的一个例子。该操作由ECU 20执行。在该操作中，检测喷射到每个气缸内的燃料量。当检测的燃料喷射量偏离了参考值一个预定值或更大的值时，即，检测的燃料喷射量的偏差超出可允许的范围时，修正燃料喷射阀元件的特性和/或增压元件的特性，以便每个气缸内的燃料喷射量的偏差变得处于可允许的范围内。
在图5中所示的操作中，必需精确检测供给到每个气缸的燃料量。为了在发动机运行时精确检测每个气缸内的燃料喷射量，可以想到在通向燃料喷射阀的燃料通道中设置一个流量计。然而，能采用一种方法，其中基于每个气缸内的气缸压力传感器23检测的气缸压力计算在一个冲程循环期间在每个气缸内产生的热量，如本发明申请人在日本专利申请JP-2003-19013中提出的。在下文中，将简要描述在日本专利申请JP-2003-19013中提出的方法。
图6是图表，说明基于气缸压力的变化计算每个气缸内的燃料喷射量的方法的原理，在图5所示的操作中采用该方法。在图6中，横轴表示从气缸的压缩冲程到膨胀冲程的曲柄角(CA)，纵轴表示稍后所述的值PV。在横轴中，“TDC”表示压缩冲程中的上止点。在本实施例中，将值PV定义为气缸压力传感器等检测的每个曲柄角的燃烧室内的压力P与该曲柄角的燃烧室容积V(其是曲柄角的函数)的乘积，即，值PV由等式PV＝P×V表现。
在图6中，实线表示在实际燃烧时值PV的变化。如图6中所示，当燃烧开始时值PV急剧增加，在达到最大值PVmax后，值PV急剧减小。由于值PV是压力和容积的乘积，所以值PV是与在曲柄角处的气缸内的温度对应的值，如气体状态的等式所示，PV＝GRT(G气体质量，R气体常数(J/Kg×oK)，T温度(oK))。
因而，值PV的最大值PVmax与气缸内的最大燃烧温度对应。并且，作为实验的结果，发现值PV达到最大值PVmax的正时(图6中的θpvmax)与喷射到气缸内的燃料的燃烧完成(严格地说，90％的燃料的燃烧完成)的时间对应。因而，能用正时θpvmax作为表明燃烧在气缸内完成的时间的标志。
在图6中，虚线表示在气缸内没有执行燃烧的情况下值PV的变化(即，PVbase)。由于值PVbase的变化表示仅仅由活塞的垂直运动引起的气缸内气体的压缩和膨胀，所以值PVbase的变化由关于上止点对称的曲线表示。在本实施例中，将差ΔPV定义为值PV的最大值PVmax和正时θpvmax处的值PVbase之间的差(参考图6)。能用进气冲程完成时的气缸压力和气缸容积和正时θpvmax处的气缸容积容易地计算正时θpvmax处的值PVbase。
如上所述，值PV表明气缸内的温度，因而，值ΔPV是进行燃烧时气缸内的最大温度(PVmax)和完全不进行燃烧时气缸内的温度(PVbase)之间的差。因而，值ΔPV与由于燃烧在气缸内产生的能量(即，产生的热量)对应，和与在燃烧室内燃烧的燃料量成比例。
因而，如果喷射到气缸内的全部燃料都燃烧，则能根据等式Q＝K1×ΔPV用值ΔPV计算燃料喷射量Q，燃料喷射量Q是喷射到气缸内的燃料量。在该等式中，K1是用于将值PV转变成燃料喷射量的系数，通过实验等手段预先获得K1。在本实施例中，气缸压力传感器设置在每个气缸内，并计算上述值ΔPV，由此计算每个气缸内的燃料喷射量。
即，在图5中所示的燃料喷射量修正中，用值PV通过上述方法计算一个气缸内的燃料喷射量。当算出的燃料喷射量与参考值的偏差不处于预定的可允许范围内时，修正气缸内的燃料喷射阀的燃料喷射量。通过重复该每个气缸内的燃料喷射量的修正，执行调节以使得全部气缸的每一个内的燃料喷射量的偏差变得处于可允许范围内，从而减小偏差。
即，在图5中的步骤501中，在一个冲程循环期间记录气缸#i(在本实施例中，i＝1到4)中的气缸压力，和计算上述值ΔPV。然后，用上述用于转换的等式基于值ΔPV计算燃料喷射量Qi。
在步骤503中，确定实际燃料喷射量Qi与参考值Q0的偏差是否大于预定的可允许值γ。当在步骤503中确定实际燃料喷射量Qi与参考值Q0的偏差等于或小于预定的可允许值γ时(|Qi-Q0|≤γ)，确定该气缸中的燃料喷射量的偏差处于可允许范围内。从而，不执行步骤505和随后的步骤，操作终止。同样，当在步骤503中确定实际燃料喷射量Qi与参考值Q0的偏差大于预定的可允许值γ时(|Qi-Q0|＞γ)，则在步骤505中确定是否正在执行增压喷射。当在步骤505中确定不是正在执行增压喷射时，则执行低压喷射时的燃料喷射阀喷射特性的修正，和在步骤507中获得压力低时的燃料喷射期修正系数αi1。
当在步骤505中确定正在执行增压压力喷射时，在步骤509中确定是否正在执行增压压力矩形喷射。当在步骤509中确定正在执行增压压力矩形喷射时，执行增压压力矩形喷射时的燃料喷射阀元件的喷射特性的修正，和在步骤511中获得压力高时的燃料喷射期修正系数αi2。
在本实施例中，在步骤513中确定算出的值αi1是否过大或过小，和在步骤517中确定算出的值αi2是否过大或过小。当确定值αi1或αi2过大或过小时(即，当在步骤513中|αi1-1|大于预定的可允许值A0时，或在步骤517中|αi2-1|大于预定的可允许值B0时)，确定在燃料喷射阀元件中出现异常，和将异常标记ALM设定成1(步骤515和步骤519)。当值αi1或αi2过大或过小时，燃料喷射期的修正量过大，超过正常范围。因而，认为在燃料喷射阀元件中出现异常。在将标记ALM设定成1后，通过单独执行的操作点亮设置在驾驶员座附近的告警灯，从而，通知驾驶员出现异常。
当在步骤505中确定正在执行增压压力喷射，和在步骤509中确定不是正在执行增压压力矩形喷射时，在发动机中正在执行增压压力三角形喷射。因而，在这种情况下，在步骤521中确定是否已经完成燃料喷射阀元件的喷射特性的修正(用修正系数αi1和αi2的燃料喷射期的修正)。仅仅当在步骤521中确定已经完成燃料喷射阀元件的喷射特性的修正时，执行步骤523。
在步骤523中，执行增压压力三角形喷射时的增压单元增压特性的修正(即，操作开始正时差的修正)，和计算操作开始正时差的修正量βi。在这种情况下，同样，当修正量βi大于可允许值C0时(即，βi＞C0)，确定在增压单元中出现异常，和在步骤527中将异常标记ALM设定成1。
在图5所示的例子中，通过对每个气缸重复步骤501到步骤527中的操作，执行调节以使得全部气缸的每一个内的燃料喷射量与参考值的偏差变得处于可允许范围内。在图5所示的例子中，气缸压力传感器设置在每个气缸中，并计算值PV，由此获得每个气缸内的燃料喷射量。然而，例如，可以通过检测每次将燃料喷射到每个气缸内时共轨3中的压力改变(减小)程度来计算每个气缸内的燃料喷射量。
即，当从燃料喷射阀喷射燃料时，共轨3排出基本上与燃料喷射量成比例的燃料量，因而，共轨3中的压力以与排出的燃料量成比例的程度减小，因而，能通过检测每次将燃料喷射到每个气缸内时共轨3中的压力减小程度，计算每个燃料喷射阀的燃料喷射量。
然而，由于与共轨3的容积相比，每个燃料喷射阀一次喷射的燃料量实际上很小，所以在执行普通共轨喷射(低压喷射)时，共轨3中的压力减小程度很小，因而，可能难以精确计算燃料喷射量。
如参考图2所述，增压单元110的增压控制室114b通过增压控制阀111排出一个量的燃料，该量通过用大直径活塞部和小直径活塞部之间的面积比乘从增压室114c供给到燃料喷射喷嘴105的燃料量(燃料喷射量)而获得。同样的燃料量从共轨3流入增压单元110的液压室114a中。
即，当执行增压压力喷射(即，增压压力矩形喷射或增压压力三角形喷射)时，由于共轨3排出用上述面积比乘燃料喷射量获得的量的燃料，所以燃料喷射时的压力减小程度很大。因而，当执行增压压力燃料喷射时，能通过测量燃料喷射时共轨3中的压力减小程度，精确计算每个燃料喷射阀的燃料喷射量。
下面，将参考图7描述另一个实施例的燃料喷射量修正。在图5所示的实施例中，检测喷射到每个气缸内的燃料量，和修正燃料喷射阀元件的喷射特性与增压元件的增压特性以使得全部气缸的每一个内的燃料喷射量与参考值的偏差变得处于预定的可允许范围内。为了执行该修正，必需精确检测每个气缸内的燃料喷射量(燃料喷射量的绝对值)，因而，必需提供气缸压力传感器23等等。
同时，在图7所示的实施例中，通过检测全部气缸中的燃料喷射量之间的数量的相互关系，而不是全部气缸的每一个内的燃料喷射量的绝对值，来执行修正以使得燃料喷射量的偏差变得处于可允许范围内。
为了确定全部气缸中的燃料喷射量之间的数量的相互关系，例如，能采用一种方法，其中检测发动机曲轴的转速的变化。在每个气缸的冲程循环内，在作功冲程期间产生输出转矩，和在其它冲程期间产生负转矩，因而，在发动机的一个循环中，曲轴转速在每个气缸内的作功冲程期间增加。当在循环中产生的转矩变得较大时，在作功冲程期间转速较大程度地增加，同时，每个气缸的输出转矩根据气缸内的燃料喷射量而增加，因而，当燃料喷射量增加时，在每个气缸的作功冲程期间曲轴转速的变化(增加)程度增大。在本实施例中，曲柄角传感器25(图1)检测每个气缸的作功冲程期间的曲轴转速的变化，基于检测的曲轴转速变化的程度，确定燃料喷射量的偏差。
在图7中，在步骤701中，执行确定燃料喷射量的偏差的操作。在步骤701中，在发动机的整一个循环中确定每个气缸的作功冲程期间的曲轴转速，和检测每个气缸的作功冲程期间的最大曲轴转速，气缸内作功冲程期间的最大曲轴转速与气缸内的燃料喷射量相对应。在本实施例中，例如，检测使作功冲程期间的最大曲轴转速在全部气缸中最高的气缸，和使作功冲程期间的最大曲轴转速在全部气缸中最低的气缸，然后，将作功冲程期间最高的最大曲轴转速和作功冲程期间最低的最大曲轴转速之间的差定义为偏差。
在步骤703中，确定如上所述获得的偏差是否过大。更具体地，当在步骤701中获得的偏差的值(即，最高的最大曲轴转速和最低的最大曲轴转速之间的差)大于预定的可允许值时，确定偏差过大。当在步骤703中偏差等于或小于可允许值时，不必调节燃料喷射量，因而，终止当前操作。当偏差大于可允许值时，即当在步骤703中确定偏差过大时，下一步，确定在全部气缸中被喷入最少量燃料的气缸，即，便作功冲程期间的最大曲轴转速在全部气缸中最低的气缸。
对在步骤705中确定的在全部气缸中被喷入最少量燃料的气缸，执行步骤707和随后的步骤。在本实施例中，逐渐增加被确定的喷入最少量燃料的气缸中的燃料喷射量，直到在步骤703中偏差变得等于或小于可允许值为止。从而，减小每个气缸内的燃料喷射量的偏差。
即，在步骤707中，确定在发动机中是否正在执行增压压力燃料喷射。当确定不是正在执行增压压力燃料喷射时(即，正在执行普通共轨喷射)，在步骤709中将低压喷射时的燃料喷射期修正系数α1增加一个特定量，直到在步骤703中偏差变得等于或小于可允许值为止。然后，如图5所示的实施例中那样，当在步骤711中确定修正系数α1过大时，确定在燃料喷射阀元件中出现异常，和在步骤713中将异常标记ALM设定成1。
当在步骤707中确定正在执行增压压力喷射时，在步骤715中确定是否正在执行增压压力矩形喷射。当在步骤715中确定正在执行增压压力矩形喷射时，在步骤717中将增压压力矩形喷射(高压喷射)时的修正系数α2增加一个特定量，直到在步骤703中偏差变得等于或小于可允许值为止。在这种情况下，同样，当在步骤719中确定修正系数α2过大时，确定在燃料喷射阀元件中出现异常，和在步骤721中将异常标记ALM设定成1。
此外，在本实施例中，在通过在步骤709到步骤713中的低压喷射时的燃料喷射期的修正、或通过在步骤717到步骤721中的增压压力矩形喷射时的燃料喷射期的修正，增加燃料喷射期之后，在步骤723中确定总燃料喷射量QT是否太大以致总燃料喷射量QT与参考值QT0的偏差超出可允许范围D，其中总燃料喷射量QT是全部气缸中的燃料喷射量的总量。当在步骤723中确定总燃料喷射量QT太大以致总燃料喷射量QT与参考值QT0的偏差超出可允许范围D时，在步骤725中将全部气缸中每个气缸的燃料喷射阀的燃料喷射期一律减小一个预定值，从而，能防止总燃料喷射量过大地增加，以便修正偏差。
在步骤723中，必需检测总燃料喷射量QT，总燃料喷射量QT是全部气缸中的燃料喷射量的总量。例如，可以通过测量燃料泵5(图1)出口处的流量获得(或可以基于燃料泵的变容机构的设定流量值估计)总燃料喷射量QT。还可以基于车辆行驶阻力估计总燃料喷射量QT，其中基于行驶速度计算车辆行驶阻力。
在步骤707中确定正在执行增压喷射和在步骤715中确定不是正在执行增压压力矩形喷射的情况下，仅仅当在步骤727中确定已经完成燃料喷射期的修正时，在步骤729和随后的步骤中执行增压压力三角形喷射时的增压元件特性的修正。
在这种情况下，同样，在步骤729中，逐渐提前增压控制阀111的操作开始正时，直到在步骤703中偏差变得等于或小于可允许值为止。同样，在步骤731中确定修正量(提前量)β是否过大，是否大于可允许量β0。当步骤731中确定修正量β过大，大于可允许量β0时，在步骤733中将异常标记ALM设定成1。
在步骤735中，如步骤723中那样，确定总燃料喷射量QT是否太大以致总燃料喷射量QT与参考值QT0的偏差超出可允许范围D(即，总燃料喷射量QT大于由QT0+D获得的值)，其中总燃料喷射量QT是修正后的全部气缸中燃料喷射量的总量。当在步骤735中确定总燃料喷射量QT太大以致总燃料喷射量QT与参考值QT0的偏差超出可允许范围D时，在步骤737中将修正量β减小一个预定量，以便防止总燃料喷射量变得过大。通过执行图7中所示的操作，能执行调节以使得在不测量每个气缸内的燃料喷射量的绝对值的情况下，在发动机运行时，每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差变得处于可允许范围内。
在图7所示的操作中，当偏差很大时，选择在全部气缸中被喷入最少量燃料的气缸(步骤705)，和逐渐增加该气缸中的燃料喷射量，由此减小偏差。然而，如图8中所示，可以选择在全部气缸中被喷入最大量燃料的气缸(步骤805)，和可以逐渐减小该气缸中的燃料喷射量以便减小偏差。
在这种情况下，在步骤823和步骤835中，确定修正后的总燃料喷射量QT是否太小以致总燃料喷射量QT与参考值QT0的偏差超出可允许范围D。当在步骤823和步骤835中确定总燃料喷射量QT太小以致总燃料喷射量QT与参考值QT0的偏差超出可允许范围D时，在步骤825和步骤837中增加燃料喷射量。
权利要求
1.一种用于增压燃料喷射设备的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括存储具有预定压力的燃料和将所述燃料供给到燃料喷射阀的共轨；增压装置，用于将从所述共轨供给到燃料喷射阀的燃料的压力增加到一个高于预定压力的增压压力；和喷射控制装置，用于开启所述燃料喷射阀和使所述燃料喷射阀喷射被供给的燃料，在所述增压装置处于操作状态中时，通过调节所述增压装置的操作开始正时和所述喷射控制装置的操作开始正时之间的差，所述增压燃料喷射设备控制所述燃料喷射阀的燃料喷射特性，该燃料喷射量修正方法包括下列步骤在所述增压装置处于非操作状态中时操作所述喷射控制装置以便执行燃料喷射；和在执行燃料喷射时修正所述燃料喷射阀的燃料喷射量。
2.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于还包括下列步骤当执行燃料喷射时，在修正所述燃料喷射阀的燃料喷射量之后修正所述增压装置的操作开始正时。
3.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于所述增压燃料喷射设备包括多个燃料喷射阀和多个喷射控制装置；和调节每个喷射控制装置的操作期，以使得在修正所述燃料喷射量时减小每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差。
4.一种用于增压燃料喷射设备的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括存储具有预定压力的燃料和将所述燃料供给到燃料喷射阀的共轨；增压装置，用于将从所述共轨供给到燃料喷射阀的燃料的压力增加到一个高于预定压力的增压压力；和喷射控制装置，用于开启所述燃料喷射阀和使所述燃料喷射阀喷射被供给的燃料，在所述增压装置处于操作状态中时，通过调节所述增压装置的操作开始正时和所述喷射控制装置的操作开始正时之间的差，所述增压燃料喷射设备控制所述燃料喷射阀的燃料喷射特性，该燃料喷射量修正方法特征在于包括下列步骤在所述增压装置开始操作之后，在供给到所述燃料喷射阀的燃料的压力达到所述增压压力之后，操作所述喷射控制装置以便执行燃料喷射；和在执行燃料喷射时修正所述燃料喷射阀的燃料喷射量。
5.如权利要求4所述的修正方法，其特征在于还包括下列步骤当执行燃料喷射时，在修正所述燃料喷射阀的燃料喷射量之后修正所述增压装置的操作开始正时。
6.如权利要求4所述的修正方法，其特征在于所述增压燃料喷射设备包括多个燃料喷射阀和多个喷射控制装置；和调节每个喷射控制装置的操作期，以使得在修正所述燃料喷射量时减小每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差。
7.如权利要求6所述的修正方法，其特征在于当修正燃料喷射量时，在调节量大于预定值的情况下，其中依据该调节量调节所述喷射控制装置中的至少一个的操作期，则确定在与所述喷射控制装置对应的燃料喷射阀中出现异常。
8.一种用于增压燃料喷射设备的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括存储具有预定压力的燃料和将所述燃料供给到燃料喷射阀的共轨；增压装置，用于将从所述共轨供给到燃料喷射阀的燃料的压力增加到一个高于预定压力的增压压力；和喷射控制装置，用于开启所述燃料喷射阀和使所述燃料喷射阀喷射被供给的燃料，在所述增压装置处于操作状态中时，通过调节所述增压装置的操作开始正时和所述喷射控制装置的操作开始正时之间的差，所述增压燃料喷射设备控制所述燃料喷射阀的燃料喷射特性，该燃料喷射量修正方法特征在于包括下列步骤当所述增压装置处于操作状态中时，在供给到所述燃料喷射阀的燃料的压力达到所述增压压力之前，操作所述喷射控制装置以便执行燃料喷射；和在执行燃料喷射时修正所述增压装置的操作开始正时。
9.如权利要求8所述的修正方法，其特征在于所述增压燃料喷射设备包括多个燃料喷射阀、多个喷射控制装置和多个增压装置；和为每个燃料喷射阀调节所述增压装置的操作开始正时和所述喷射控制装置的操作开始正时之间的差，以使得在修正燃料喷射量时减小每个燃料喷射阀的燃料喷射量的偏差。
10.如权利要求9所述的修正方法，其特征在于当修正燃料喷射量时，在调节量大于预定值的情况下，其中依据该调节量调节所述增压装置的操作开始正时和所述喷射控制装置的操作开始正时之间的差，则确定在所述增压装置中出现异常。
11.如权利要求8到10中任一个所述的修正方法，其特征在于所述增压燃料喷射设备还包括增压控制装置，用于根据发动机运行状态在所述增压装置处于操作状态中的情况下的燃料喷射和在所述增压装置处于非操作状态中的情况下的燃料喷射之间改变；和当根据发动机运行状态应该通过所述增压控制装置将所述增压装置保持在非操作状态中时，通过在修正燃料喷射量所需的一段时间长度中操作所述增压装置来修正燃料喷射量。
12.一种用于增压燃料喷射设备的燃料喷射量修正方法，增压燃料喷射设备包括存储具有预定压力的燃料和将所述燃料供给到燃料喷射阀的共轨；增压装置，其包括大直径活塞和与所述大直径活塞相连的小直径加压活塞，共轨中的燃料压力被施加到所述大直径活塞，小直径加压活塞给从所述共轨供给到所述燃料喷射阀的燃料加压，所述增压装置用加压活塞将供给到所述燃料喷射阀的燃料的压力从共轨中的预定压力增加到一个高于所述预定压力的增压压力；和喷射控制装置，用于开启所述燃料喷射阀和使所述燃料喷射阀喷射被供给的燃料，在所述增压装置处于操作状态中时，通过调节所述增压装置的操作开始正时和所述喷射控制装置的操作开始正时之间的差，所述增压燃料喷射设备控制所述燃料喷射阀的燃料喷射特性，该燃料喷射量修正方法特征在于包括下列步骤在通过所述增压装置增加燃料的压力的情况下执行燃料喷射时，基于所述共轨中的燃料压力的变化计算所述燃料喷射阀的燃料喷射量；和基于计算的燃料喷射量修正所述燃料喷射阀的燃料喷射量。
全文摘要
增压单元(110)设置在发动机(1)的每个燃料喷射阀中。根据需要增加从共轨(3)供给到燃料喷射阀的燃料的压力。在增压单元(110)处于非操作状态中时，ECU(20)使低压喷射被执行，和在增压单元(110)处于操作状态中时使高压喷射被执行，和使燃料压力保持在增压压力。基于结果，ECU(20)修正燃料喷射阀的燃料喷射期。并且，在完成燃料喷射期的修正之后，在开始操作增压单元之后，在燃料压力达到增压压力之前执行燃料喷射。基于结果，调节增压单元的操作开始正时。
文档编号F02M55/02GK1788154SQ200580000346
公开日2006年6月14日 申请日期2005年2月24日 优先权日2004年3月1日
发明者渡边义正, 阪田一郎, 胁坂佳史, 堀田义博, 河村清美, 中北清己 申请人:丰田自动车株式会社