用于控制多次喷射模式下喷油器实际喷出的燃料量的装置的制作方法

专利名称：用于控制多次喷射模式下喷油器实际喷出的燃料量的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制在多次喷射模式下工作的内燃机的喷油器实际喷 出的燃料量的装置。在多次喷射模式下，内燃机使得喷油器在一个内燃机 工作循环中执行多次燃料射注。
背景技术：
燃料喷射系统通常用于控制内燃机的每个汽缸的喷油器的燃料喷射。
为了降低燃烧噪声、氮氧化物(NOx)的排放和/或排气过滤器的再生，一 种燃料喷射系统设计为使得喷油器在多次喷射模式(多阶段喷射模式)下 一个内燃机工作循环中执行多次燃料射注。
喷油器通常设计成移动阀门以打开端口从而将一定量的燃料喷入相应 的汽缸中，并且移动该阀门来关闭该端口从而停止燃料喷出。
在多次喷射模式下， 一种燃料喷射系统设计为使得喷油器在燃料的主 射注(主喷射)之前和之后向发动机喷入少量燃料。燃料的主喷射使发动 机产生转矩。下面将燃料的主喷射之前的喷射称为"引燃喷射"，将主喷射 之后的喷射称为"继后喷射"。
在多次喷射模式下，在每阶段喷射中阀门关闭喷油器的端口以停止燃 料射注的时刻，在喷油器中会产生水锤，导致喷油器中的压力脉动。压力 脉动对喷油器的开阀/关阀时序产生影响。压力脉动的幅值取决于每个喷射 阶段中从停止燃料射出起的经过时间。
因此，当在前次喷射中喷油器中产生压力脉动时，在紧接着前次喷射 的后次喷射中从喷油器喷出的燃料量随着间隔时间而变化。间隔时间定义 为从前次喷射中停止燃料喷出起到紧接着前次喷射的后次喷射中开始喷出 为止的时间。为了简化起见，以下可以将该间隔时间描述为"前次和后次 喷射之间的间隔时间"。
从喷油器喷出的燃料量的变化会降低控制从喷油器喷出的燃料量的精
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度。
因此，已经提出了解决这一精度降低问题的方法。在燃料喷射系统出 货时，该方法包括以下步骤
为每个喷油器测量指示间隔时间和压力脉动之间的关系的特性；以及
基于所测量的特性，以例如地图格式(map format)确定参考I-Q特性数据。
该参考I-Q特性数据表示从喷油器的前次喷射到紧接着前次喷射的后 次喷射之间的目标间隔时间与后次喷射中从喷油器实际喷出的燃料量的校 正值之间的参考关系。
具体而言，当已经设置多次喷射模式下喷油器执行的前次喷射和后次 喷射之间的目标间隔时间时，可参考该参考I-Q特性数据来获取与所设置的 目标间隔时间相对应的校正值。这样，将基于该校正值，校正与后次喷射 的目标喷射量相对应的指令值，并且随后，将已校正的指令值输出给喷油 器。这使得对于后次喷射而言，从喷油器实际喷出的燃料量与目标燃料量 相匹配。
然而，喷油器的燃料喷出特性根据它们各自的变化(制造变量 (fabrication variations))和每个喷油器的老化而不同。因此，时间上相邻 的燃料喷射之间的实际间隔时间和它们之间的目标间隔时间互不相同。
这导致，即使在后次喷射中从喷油器待喷出的目标燃料量基于前次喷 射和后次喷射之间的目标间隔时间进行了校正，但是在后次喷射中从喷油 器实际喷出的燃料量也会偏离该目标燃料量。以下，将从喷油器待喷出的 目标燃料量称为"目标喷射量"。
为了解决这一问题，在与日本专利申请公开No. 2007-132334相对应的 欧洲专利申请公开No. EP 1775454中公开了一种燃料喷射系统；这些专利 申请已由与本申请相同的申请人提出。
该欧洲专利中公开的燃料喷射系统配置为以学习模式，指令喷油器 在第一次喷射中喷出目标燃料量，以及在从第一次喷射的燃料喷出停止起 经过目标间隔时间值之后，喷油器在第二次喷射中喷出目标燃料量。目标 间隔时间的值在可用作目标间隔时间的整个时间范围的一个划分时段内。
燃料喷射系统还配置为估计第二次喷射中从喷油器实际喷出的燃料量，并计算目标燃料量和所估计的第二次喷射中实际喷出的燃料量之间的 差值。
这样，该燃料喷射系统配置为基于所计算的差值，学习(learn)实际 间隔时间与目标喷射时间值之间的偏差。实际间隔时间是从第一次喷射中 喷油器停止燃料喷出起到第二次喷射中喷油器开始喷出燃料为止实际经过 的间隔时间。
该学习的偏差使得在多次喷射模式下能够校正参考I-Q特性数据以使 第二次喷射时从喷油器实际喷出的燃料量与目标燃料量相匹配。

发明内容
然而，从喷油器实际喷出的燃料量包含有测量误差。因此，当基于目 标燃料量和所估计的第二次喷射中实际喷出的燃料量之间所计算的差值来 学习实际间隔时间与目标喷射时间值的偏差时，该偏差会包含基于测量误 差的误差。这可导致降低学习的精度。
鉴于所述背景，本发明的至少一个方面的目的是提供如下系统，用于: 指令喷油器执行多次喷射，即执行第一次燃料射注，并在从第一次燃 料射注停止起经过目标间隔时间之后执行第二次燃料射注；以及
在可用作目标间隔时间的整个时间范围内高精度地学习从第一次燃料 射注停止起到第二次燃料射注开始为止实际经过的实际间隔时间与目标间 隔时间之间的偏差。
为了实现这种目的，本申请的发明人着重于如下事实
在喷油器的目标燃料量喷出期间所测量的喷射率在燃料喷出停止之前
和之后随时间推移的转移曲线随着目标燃料量为2 mmVst、 10 mmVst、 40 mmVst和80mm3/st的变化而变化(参见图1A)。单位"mm3/st"表示每针 阀冲程从喷油器喷出的燃料量(mm3)。将目标燃料量喷出停止的时刻设置 为"0 (ms)"，以作为参考时刻。
本申请的发明人还着重于如下事实
喷油器中的压力在燃料喷出停止之前和之后随时间推移的转移曲线随 着目标燃料量为2 mmVst、 10 mm3/st、 40 mm3/st和80 mm /st的变化而变化。 如图1A中清楚所示，在前次喷射中各个不同目标喷射量的喷射率相对
于从前次喷射停止到后次喷射开始的间隔时间的转移曲线在前次喷射中燃 料喷出停止之前各不相同。
相反的，在前次喷射中各个不同目标喷射量的喷射率相对于前次喷射 中燃料喷出停止之后的间隔时间的转移曲线基本上彼此相同。
此外，对于各个不同目标喷射量而言，喷油器中的压力相对于前次喷 射的间隔时间的转移曲线在前次喷射中燃料喷出停止之前各不相同。
相反的，对于各个不同目标喷射量而言，前次喷射中燃料喷出停止之 后的喷油器中的压力的转移曲线基本上彼此相同。
换句话说，对于各个不同目标喷射量而言，喷油器中的压力脉动的特 性基本上彼此相同，而与从前次喷射中燃料喷出停止起的经过时间无关。
此外，当每轮的第一次射注和第二次射注之间的目标间隔时间发生变 化的同时在多次喷射模式下执行多轮第一次和第二次燃料射注，以致-
每轮的第一次射注的目标喷射量与另一轮的第一次射注的目标喷射量 不同；
每轮的第二次射注的目标喷射量与另一轮的第二次射注的目标喷射量 相同；并且
每轮的第一次射注停止的时刻与另一轮的第一次射注停止的时刻相同 时，发明人发现-
通过多轮第一次和第二次燃料射注，从喷油器实际喷出的燃料量"Q" 相对于目标间隔时间的变化的转移曲线基本是周期性的并且彼此相同(参 见图1B)。
例如，当第一次射注的目标喷射量设置为50mmVst时，通过多轮第一 次和第二次燃料射注中一轮的实际喷射量"Q"相对于目标间隔时间的变化 的转移曲线在图1B中以实线曲线示出。类似的，当第一次射注的目标喷射 量设置为10mmVst时，通过多轮第一次和第二次燃料射注中另一轮的实际 喷射量"Q"相对于目标间隔时间的变化的转移曲线在图1B中以点划线曲 线示出。另外，当第一次射注的目标喷射量设置为2 mmVst时，通过多轮 第一次和第二次燃料射注中另一轮的实际喷射量"Q"相对于目标间隔时间 的变化的转移曲线在图1B中以虚线曲线示出。
具体而言，.在多次喷射模式下，紧接着第一次喷射的第二次喷射中从
喷油器实际喷出的燃料量的变化极大地依赖于第一次和第二次喷射之间的 实际目标间隔时间的变化。
这样，喷油器的实际I-Q特性数据与参考I-Q特性数据在相位上不同。 另外，虽然实际I-Q特性数据中包含有测量误差，但实际I-Q特性数据 仅在幅值偏移方向上与参考I-Q特性数据有所偏差。 本发明的多个方面基于上述背景而进行设计。
具体而言，根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制在多次喷射 模式下，喷油器在前次喷射中喷入内燃机的燃料量的装置。在经过目标间 隔时间之后，该装置控制喷油器在后次喷射中喷入内燃机的燃料量。该装 置包括存储单元，配置为在其中存储有与对于所述目标间隔时间而确定的 可用范围内的变量目标间隔时间相关的所述喷油器的参考燃料喷出特性。 所述目标间隔时间表示所述前次喷射中所述喷油器停止喷出燃料与所述后 次喷射中所述喷油器开始喷出燃料之间的间隔。所述参考燃料喷出特性至 少取决于所述后次喷射中从所述喷油器实际喷出的燃料量。该装置包括实 际燃料喷出特性获取单元，配置为获取与所述可用范围的至少一个时段内 的变量目标间隔时间相关的所述喷油器的实际喷出特性。该装置包括位移 量计算单元，配置为尝试性地将所述参考燃料喷出特性在相位方向和幅值
偏移方向上位移至所获取的实际燃料喷出特性，同时监控所述参考燃料喷 出特性与所获取的实际燃料喷出特性之间的距离。该位移量计算单元在所 监控的距离最小时，计算所述参考燃料喷出特性与所获取的实际燃料喷出 特性在相位方向上的位移量。该装置包括相位校正单元，配置为将所述参 考燃料喷出特性在相位方向上位移所计算的位移量，从而校正所述参考燃 料喷出特性。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃料喷射系统。该燃料喷射系统 包括累积器，以及燃料泵，配置为对燃料加压并将加压的燃料供给给所述 累积器，从而将所述加压的燃料存储在所述累积器中。该燃料喷射系统包 括喷油器，用于将存储在所述累积器中的燃料喷射到内燃机的汽缸中。该 燃料喷射系统包括根据权利要求1所述装置，该装置用于控制在多次喷射 模式下，所述喷油器在前次喷射中喷入内燃机的燃料量，并在经过目标间 隔时间之后，控制所述喷油器在后次喷射中喷入所述内燃机的燃料量。
在本发明的该一个方面和另一方面中，"单元"可由至少一个硬件电路、 至少一个可编程电路、计算机的至少一个功能元件或其之间的组合来构成。
该单元可为硬件上的独立元件，或可在硬件上组合的但软件上是独立元件。


本发明的其它目的和方面将从以下参照附图的实施例描述中变得更加 清楚，其中
图1A是这样的图表其中一个图表示例性地示出在前次喷射中各个不 同目标喷射量的喷射率相对于从前次喷射停止到后次喷射开始之间的间隔 时间的转移曲线，另一个图表示例性地示出对于各个不同目标喷射量而言， 喷油器中的压力相对于前次喷射中的间隔时间的转移曲线；
图IB是示例性地示出通过多轮第一次和第二次燃料射注从喷油器实 际喷出的燃料量相对于目标间隔时间的变化的转移曲线；
图2是示例性地示出根据本发明的实施例的燃料喷射系统的结构实例 的视图3是图2中所示的每个喷油器的局部截面图4是一个时序图，其根据实施例示例性地示出在多次喷射模式下喷 油器在时间上相邻的燃料喷射与喷油器中产生的压力脉动之间的关系；
图5是一个时序图，其根据实施例示例性地示出喷油器的喷嘴针阀的 开/关时刻与对应的电流脉冲的上升/下降时刻之间的关系以及指令目标间 隔时间、目标间隔时间和实际间隔时间之间的关系；
图6A是示例性地示出根据实施例，由图2中所示的ECU执行的学习 例程的流程图6B是示例性地示出根据第一实施例，在学习例程执行期间由ECU 调用的子例程的流程图6C是示例性地示出根据第一实施例，在学习例程执行期间由ECU 调用的子例程的流程图7A是根据实施例的参考I-Q特性数据和多条实际I-Q特性数据的曲 线图，其中假设每个实际I-Q特性数据和参考I-Q特性数据具有基本正弦波 形同时逐渐降低其幅度；
图7B是根据实施例的偏移差的平方和与第二位移量bj成二次函数的曲 线图8是根据实施例的偏移差的平方和的偏微分相对于变量第一位移量 的曲线图9A是根据实施例的偏移差的平方和的偏微分相对于变量第一位移 量的实例曲线图9B是根据实施例的偏移差的平方和的偏微分相对于变量第一位移 量的另一实例曲线图10A是示例性地示出根据实施例的参考I-Q特性的波形和平滑的参 考I-Q特性的波形的曲线图10B是图8中示出的曲线在变量第一位移量零点附近的放大图；以
及
图11是示例性地示出根据实施例的参考I-Q特性和如何对参考I-Q特 性进行平滑的曲线图。
具体实施例方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。
参考图2，示出了根据本发明实施例的安装在机动车辆中的燃料喷射系 统10的总体结构。燃料喷射系统10包括安装在机动车辆中的直接燃料喷 射式发动机60，诸如柴油机60，并向该柴油机60提供燃料。
燃料喷射系统10还包括燃料箱12、供油泵14、带有调节阀18的高压 泵16、累积器20、喷油器30、用作控制装置的ECU (电子控制单元)40 等。
柴油机60配备有多个(例如4个)内部中空的汽缸62，在汽缸62中
发生燃烧。
柴油机60配备有多个(例如4个)活塞64，分别安装在多个汽缸62 中。为简化起见，在图2中示例性地示出这些汽缸62中的一个。汽缸62 互相集成在一起以形成汽缸体。
活塞64在汽缸62的一端，诸如底端，闭合；在另一端，诸如头端， 开启。活塞64可以在汽缸62中的压縮上止点(TDC)和下止点(BDC)
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之间往复运动。相应的活塞64的头部、汽缸壁以及汽缸62的头部构成汽 缸62的燃烧室。安装在每个汽缸62中的活塞64经由连杆65与柴油机60 的曲轴66相连。
柴油机60还为每个汽缸62配备有进气阀70和排气阀74。柴油机60 配备有一对凸轮轴72和76。每个凸轮轴72和76设计为随曲轴66的旋转 而旋转。
进气阔70安装在相应的汽缸62的汽缸盖上，并由凸轮轴72的旋转而 驱动旋转。具体而言，进气阔70被驱动打开从而使空气通过进气口 71进 入相应的汽缸62。进气阀70还被驱动关闭从而在四冲程循环的压縮和动力 冲程期间形成燃烧室的一部分。
排气阀74安装在相应的汽缸62的汽缸盖上，并由凸轮轴76的旋转而 驱动旋转。具体而言，排气阀74被驱动打开从而使对应的汽缸62中燃烧 的废气排出汽缸62。排气阀74还被驱动关闭从而在四冲程循环的压縮和动 力冲程期间形成燃烧室的一部分。
燃料箱12配置为与供油泵14连通，并充入每个汽缸62燃烧所使用的 燃料。
供油泵14配置为与高压泵16连通。供油泵14用来泵出燃料箱12中 储存的燃料并将所泵出的燃料供给到高压泵16。
例如，高压泵16配备有与曲轴66相连的驱动轴以与其一同旋转。高 压泵16还配备有安装在汽缸中并与驱动轴相连的柱塞。柱塞可以经由驱动 轴与例如凸轮轴76的旋转同步地在汽缸中的压縮上止点(TDC)和下止点 (BDC)之间往复运动。
在高压泵16中，从供油泵14供给的燃料进入调节阀18以被调节阀18 调节流速。流速调节过的燃料在柱塞与凸轮轴76的旋转同步地从TDC运 动到BDC期间供应到汽缸的压縮室中。
其后，在柱塞与凸轮轴76的旋转同步地从BDC运动到TDC期间，存 储在压縮室中的燃料由柱塞加压从而将加压的燃料供给到累积器20中。
累积器20例如设计为共轨，共轨例如由通过小缸径管道互连的一系列 蓄能部件构成。以下将累积器称为"共轨"。
共轨20配置为经由高压燃料通道17和相应的喷油器30与每个汽缸62
连通，从而由汽缸62共享。
共轨20用于在其中累积从高压泵16传送的高压燃料，同时其保持高压。
尤其是，燃料喷射系统10包括压力传感器22。压力传感器22部分安 装在共轨20中，并设计用来连续地或重复地测量供应到共轨20中的燃料 的压力。压力传感器22与ECU 40电连接，并且用于将所测量的存储在共 轨20中的燃料的压力值发送给ECU40。以下将存储在共轨20中并由压力 传感器22所测量的燃料的压力称为"轨压"。
调节阀18与ECU40电连接。在ECU40的控制下，调节阀18用来调 整从供油泵14供给的燃料量以传送到高压泵16的压縮室，从而控制轨压， 以使得轨压与ECU 40预设的目标压力一致。
共轨20还用于经由各自的高压燃料通道17将其中累积的高压燃料均 匀地供给到各个喷油器30。
每个喷油器30安装在相应的汽缸62的燃烧室中的一个末端处，以允 许加压的燃料直接喷入燃烧室。
具体而言，参照图3，喷油器30主要包括基本呈圆柱形的外壳30a。 外壳30a内部形成有沿其长度方向设置的空腔30b。外壳30a在其一端(燃 料喷出端)的内部边缘壁处的中央还形成有阀座30c。阀座30c具有与喷油 器30的外部以及与空腔30b连通的燃料喷嘴34，。
喷油器30还主要包括安装在第一空腔32中的喷嘴针阀(针阀)32。 喷嘴针阀32可在燃料喷嘴34中打开和关闭。
喷嘴针阀32由外壳30a中形成的压縮室100中所存储的燃料的压力偏 置，使得其位于阀座30c上以关闭燃料喷嘴34。高压燃料从共轨20提供到 压縮室100和空腔30b。
喷油器30还主要包括螺线管或压电阀致动器36，其具有可在外壳36a 中形成的低压通道37中打开和关闭，并与压縮室100连通的阀元件。阀致 动器36电连接到ECU40。
具体而言，当由ECU40供能时，给定喷油器30的阀致动器36运行以 移动阀元件来打开低压通道37。这使得压縮室100中所充入燃料的压力降 低。
压缩室100中储存的燃料的压力降低使得喷嘴针阀32抵抗压縮室100 中储存的燃料压力的偏置而从阀座30c升高，从而打开燃料喷嘴34。这导 致从共轨20供给的燃料喷入对应汽缸62的燃烧室中。
相反的，当阀致动器36的能量供应中断时，给定的喷油器30的阀致 动器36运行以移动阀元件来关闭低压通道37。这使得压縮室100中所充燃 料的压力升高。压縮室100中储存的燃料压力的升高使得喷嘴针阀32由于 压縮室100中储存的燃料压力的偏置而朝向阀座30c落下，从而关闭燃料 喷嘴34。这导致从共轨20供给的燃料停止向对应汽缸62的燃烧室中喷入。
具体而言，如上所述，当供能时，喷油器30设计为在供能持续时间期 间喷出燃料。换句话说，ECU 40运行以向喷油器30提供具有与供能持续 时间相对应的脉冲宽度(脉冲持续时间)的脉冲电流。
因此，对待施加给喷油器30的脉冲电流的脉冲宽度的控制能够将从喷 油器30喷出的燃料量调节为目标喷射量。以下将喷油器30的供能持续时 间称为"电流脉冲宽度"。喷油器30的电流脉冲宽度用作输出到喷油器30 的指令值，用于喷出与指令值相对应的目标燃料量。
返回图2， ECU 40与微处理器50及其外设集成在一起。微处理器50 包括CPU52、 ROM 54、 RAM 56、作为非易失性存储器的实例的EEPROM 58、各种1/0 (输入和输出)端口等等。
至少有一个控制程序命令ECU40 (CPU 52)执行实际I-Q特性数据计 算模块52a、位移量计算模块52b、相位校正模块52c以及燃料喷出校正模 块52d的功能。
在本实施例中，预先测量指示每个喷油器30的间隔时间和压力脉动之 间的关系的特性，并且基于所测量的特性以例如地图格式或函数公式格式 提前确定参考I-Q特性数据F。参考I-Q特性数据F例如提前存储在ECU 40 的EEPROM 58、 ROM 54和/或RAM 56中。
参考I-Q特性数据表示从喷油器30的前次喷射到紧接着前次喷射的后 次喷射之间的目标间隔时间与后次燃料喷射中从喷油器30实际喷出的燃料 量的校正值之间的参考关系。
具体而言，当设置了在多次喷射模式下喷油器30待执行的前次喷射和 后次喷射之间的目标间隔时间时，ECU 40运行以参照该参考I-Q特性数据 来获取与所设置的目标间隔时间相对应的校正值。这样，ECU40基于该校 正值对与后次喷射的目标燃料量相对应的指令值进行校正，从而将已校正 的指令值输出给喷油器30。这使得对于后次喷射而言，从喷油器30实际喷 出的燃料量与目标燃料量相匹配。
燃料喷射系统10包括发动机转速传感器80、加速器传感器(节气门 (throttle)位置传感器)81、温度传感器82以及其它传感器83;这些传感 器80、 81、 82和83用于测量指示柴油机60的运行状况以及机动车辆的行 驶状况的参数。
发动机转速传感器80电连接到ECU40，用于基于曲轴66的曲柄角来 测量指示柴油机10的RPM的数据，并将所测量的数据作为发动机转速输 出到ECU 40。
加速器传感器81电连接到ECU40。加速器传感器81用于测量驾驶者 所操作的机动车辆的加速器踏板的实际位置或冲程，并将所测量的加速器 踏板的实际冲程或位置作为表示驾驶者对柴油机60的转矩请求(转矩升高 请求或转矩降低请求)的数据输出给ECU40。
温度传感器82电连接到ECU 40，用于连续或周期性地测量指示发动 机冷却液的温度的数据，并将所测量的数据连续地或周期性地输出给ECU 40。
其它传感器83中的一些传感器各用于测量指示柴油机60的运行状况 的相应一个参数的瞬时值，并将所测量的相应一个参数的值输出给ECU 40。
剩余传感器83中的每一个用于测量指示机动车辆的行驶状况的相应一 个参数的瞬时值，并将所测量的相应一个参数的值输出给ECU40。
ECU 40用于
接收传感器22、 80、 81、 82和83所测量和发送的数据；并且 基于由所接收到的传感器22、 80、 81、 82和83测量的数据中的至少 一些确定的柴油机60的运行状况，控制柴油机60中安装的包括喷油器30 和调节阀18在内的各种致动器，从而调节柴油机60的各种受控变量。 具体而言，ECU40编程为
基于由所接收到的传感器22、 80、 81、 82和83测量的数据中的至少 一些确定的柴油机60的运行状况，计算轨压的目标压力；以及
控制调节阀18使得轨压与所计算的目标压力相匹配。 另外，为了降低燃烧噪声和/或氮氧化物(NOx)的排放，ECU40编程 为在多次喷射模式下，执行多次喷射(多次燃料射注)，其中该多次喷射 包括至少一次主喷射以及主喷射之前或之后的至少一次辅助喷射，如引燃 喷射和/或继后喷射。
具体而言，ECU40编程为
基于所确定的柴油机60的运行状况，为每个喷油器30的多次喷射中 的每一次计算适当的目标时刻、适当的目标喷射量和/或另一运行参数的适 当值；并且
在为多次喷射中的每一次计算的适当目标喷射时刻，将与为多次喷射 中的每一次所计算的相应一个目标喷射量相对应的指令值输出给每个喷油 器30;该指令值指令每个喷油器30喷出相应的一个目标喷射量。
图4示例性地示出在多次喷射模式下喷油器30时间上相邻的燃料喷射 与喷油器30中产生的压力脉动之间的关系。压力脉动是由于在时间上相邻 的燃料喷射中，喷嘴针阀32关闭燃料喷嘴34以停止前次喷射中的燃料射 注的时刻喷油器30中产生的水锤所造成的。
具体而言，在多次喷射模式下，ECU 40向喷油器30输出具有与目标 喷射量相对应的电流脉冲宽度的脉冲电流作为前次喷射的指令值。脉冲电 流使喷油器30的喷嘴针阀32通过阀致动器36打幵燃料喷嘴34，从而向相 应汽缸62喷入目标燃料量，以此作为前次喷射(见图4中的tl)。
其后，当从提供该脉冲电流起经过与电流脉冲的电流脉冲宽度相对应 的周期时，ECU40停止向喷油器30提供脉冲电流。这使得喷油器30的喷 嘴针阀32关闭燃料喷嘴34，从而停止向相应汽缸62喷入燃料(见图4的 t2)。
在喷嘴针阀32关闭燃料喷嘴34的时刻，在喷油器30中产生水锤，导 致喷油器30中的压力脉动(见图4)。
在从前次喷射的脉冲电流的下降沿起经过指令间隔时间之后，ECU 40 向喷油器30输出具有与目标喷射量相对应的电流脉冲宽度的脉冲电流，作 为后次喷射的指令值。该脉冲电流使得喷油器30的喷嘴针阀32通过阀致 动器36打开燃料喷嘴34，从而向对应汽缸62喷入目标燃料量，以此作为
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后次喷射(见图4的t3)。
压力脉动对喷油器30的开阀/关阀时刻产生影响。压力脉动的幅值取决 于从前次喷射中停止燃料射注起的经过时间。
参照图5，前次喷射中喷嘴针阀32的关闭时刻相对于前次喷射的电流 脉冲的下降沿(下降时刻)延迟了时间Tdel。另外，后次喷射中喷嘴针阀 32的打开时刻相对于后次喷射的电流脉冲的上升沿(上升时刻)延迟了时 间Tdsl 。
因此，必须预先设置延迟时间Tdel和延迟时间Tdsl，以基于指令间隔 时间和两个预设的延迟时间Tdel和Tdsl确定目标间隔时间。例如，目标 间隔时间由以下等式[l]表示
Pt = Pi-Tdel+Tdsl [1]
其中Pt表示目标间隔时间，Pi表示指令间隔时间。
然而，前次喷射中喷油器(目标喷油器)30的喷射率的下降时刻和后 次喷射中目标喷油器30的喷射率的上升时刻由于其制造变量及其老化而改 变。例如，前次喷射中目标喷油器30的喷射率的下降时刻相对于其喷射率 的设定的下降时刻延迟(见附图标记"210")。类似的，后次喷射中这个喷 油器30的喷射率的上升时刻相对于其喷射率的设定的上升时刻延迟(见附 图标记"212")。
目标喷油器30的下降时刻相对于设定的下降时刻的延迟造成喷嘴针阀 32的关闭时刻的延迟时间从预设值Tdel改变为值Tde2。类似的，目标喷 油器30的上升时刻相对于设定的上升时刻的延迟造成喷嘴针阀32的打开 时刻的延迟时间从预设值Tdsl改变为值Tds2。
因此，在后次喷射开始的时刻，目标间隔时间与实际间隔时间不同相， 两者相差为时间长度AINT1和时间长度AINT2之和；时间长度AINT1和 时间长度AINT2之和表示为"AINT1 + AINT2"。时间长度AINT1对应于预 设延迟时间Tdel与延迟时间Tde2之差，时间长度AINT2对应于延迟时间 Tds2与预设延迟时间Tdsl之差。
具体而言，如图5中所示，指示从目标喷油器30的前次喷射到后次喷 射之间的实际间隔时间与后次喷射中从目标喷油器30实际喷出的燃料量的 校正值之间关系的实际I-Q特性与参考I-Q特性不同相，两者相差为时间长
度"AINT1十細T2"。
假设不考虑参考I-Q特性和实际I-Q特性之间的相位差。 在该假设下，当设置了喷油器30的前次喷射和后次喷射之间的目标间 隔时间的值Ptl时，将获得与目标间隔时间的设置值Ptl相对应的参考I-Q 特性在点220处的校正值。这样，将基于参考I-Q特性在点220处的校正值 来校正与后次喷射的目标喷射量相对应的指令值。
然而，喷油器30的前次喷射和后次喷射之间的实际间隔时间的值Pal 比目标间隔时间的值Ptl短时间长度"AINT1 + AINT2"。因此，参考I-Q特 性在点220处的校正值不同于与实际间隔时间的值Pal相对应的实际I-Q 特性在点222处的校正值;应该将实际I-Q特性在点222处的该校正值用于 校正与后次喷射的目标喷射量相对于的指令值。
这可能降低校正从喷油器30实际喷出的燃料量的精度。 相反的，根据本实施例的燃料喷射系统10的设计考虑了参考I-Q特性 和实际I-Q特性之间的相位差。
具体而言，如上所述以及如图1A和1B中所示，对于各个不同目标喷 射量，喷油器中的压力脉动的特性基本上彼此一致，而与前次喷射中燃料 喷出停止与紧接着前次喷射的后次喷射中喷出燃料开始之间的间隔时间无 关。
另外，当在多次喷射模式下执行多轮第一次和第二次燃料射注，同时 每轮的第一次射注和第二次射注之间的目标间隔时间发生变化，从而
每轮的第一次射注的目标喷射量与另一轮的第一次射注的目标喷射量 不同；
每轮的第二次射注的目标喷射量与另一轮的第二次射注的目标喷射量 相同；并且
每轮的第一次射注停止的时刻与另一轮的第一次射注停止的时刻相同
时，
通过多轮第一次和第二次燃料射注从喷油器30实际喷出的燃料量"Q" 相对于目标间隔时间的变化的转移曲线基本上彼此相同。
特别是，在多次喷射模式下紧接着前次喷射的后次喷射中从喷油器30 实际喷出的燃料量的变化极大地依赖于前次和后次喷射之间的实际间隔时
间的变化。
因此，即使在多次喷射模式下，前次喷射与后次喷射之间的实际间隔
时间发生变化，每个喷油器30的实际I-Q特性也仅与参考I-Q特性在相位 上有所不同。
另外，即使实际I-Q特性中包含测量误差，实际I-Q特性与参考I-Q特 性也仅仅在偏移方向上有所偏差。
也就是说，实际I-Q特性相对于参考I-Q特性在相位方向和幅值偏移方 向上移位。
因此，根据本实施例的燃料喷射系统IO配置为以学习模式来 计算参考I-Q特性在相位方向上的第一位移量及其在幅值偏移方向上
的第二位移量，当参考I-Q特性移动第一和第二位移量时，参考I-Q特性和
实际I-Q特性之间的差值最小；并且
校正参考I-Q特性，使得参考I-Q特性在相位方向上移动第一位移量，
在幅值偏移方向上移动第二位移量，从而使校正过的参考I-Q特性与实际
I-Q特性相匹配。
校正过的参考I-Q特性使得在多次喷射模式下运行的ECU 40能够校正 在多次喷射模式下执行的紧接着前次喷射的后次喷射中实际喷出的燃料
接下来，将描述根据本实施例的ECU 40的操作。
ECU 40的存储器58、 54和56中的至少一个，在本实施例中诸如为 EEPROM 58，作为预先存储参考I-Q特性数据F的存储模块。
更具体而言，参考I-Q特性数据F表示从每个喷油器30的前次喷射到 紧接着前次喷射的后次喷射之间的目标间隔时间这一变量与后次喷射中从 相应的喷油器30实际喷出的燃料量的校正值这一变量之间的参考关系；目 标间隔时间这一变量属于可用于目标喷射周期的整个时间范围内。
具体而言，从喷油器30实际喷出的燃料量的校正值例如设置为在后次 喷射中待施加给喷油器30的电流脉冲的下降时刻的校正值；该电流脉冲控 制后次喷射中从喷油器30实际喷出的燃料量。对后次喷射中待施加给喷油 器30的电流脉冲的下降时刻的校正使得该电流脉冲的电流脉冲宽度得到调 整，从而改变后次喷射中从喷油器30实际喷出的燃料量。
当与目标间隔时间的给定值相对应的、从喷油器30实际喷出的燃料量 低于相应的目标喷射量时，在目标间隔时间的该给定值处，参考I-Q特性数 据的校正值的符号为正。另外，当与目标间隔时间的给定值相对应的、从 喷油器30实际喷出的燃料量高于相应的目标喷射量时，在目标间隔时间的 该给定值处，参考I-Q特性数据的校正值的符号为负。
例如，每个喷油器30的参考I-Q特性数据F在调整的同时确定并存储 在EEPROM58中。
对ECU 40进行编程以在每个预定循环启动并执行例如装载在RAM 56 中并在图6A中示出的例程(学习例程)。
当在执行燃料喷射控制模式期间启动该学习例程时，CPU 52用作I-Q 特性数据计算模块52a，以在步骤S400中确定是否满足以下的学习许可条 件
(A) 由ECU40确定的目标喷射量等于或低于零；并且
(B) 加速器踏板的实际加速器位置或冲程基于由加速器传感器81测 量的数据而被设定为零。
注意，下面将描述被设定得低于零的目标喷射量的情况。 具体而言，己经确定了待施加到给定喷油器30的脉冲电流的电流脉冲 宽度，其对应于"零"目标喷射量；以下将该电流脉冲宽度称为"零喷射 脉冲宽度"。这样，在将具有零喷射脉冲宽度的脉冲电流施加到给定喷油器 30时，从给定喷油器30实际喷出的燃料量通常应该变为零。
然而，喷油器30的燃料喷出特性由于其制造变量和域老化而与相应的 参考燃料喷出特性不同。因此，在将具有零喷射脉冲宽度的脉冲电流施加 到给定喷油器30时，从给定喷油器30实际喷出的燃料量可能并不为零。 换句话说，尽管将目标喷射量设定为零，但是给定喷油器30仍可喷出一定 量的燃料。
假设喷油器30具有如下燃料喷出特性，gp，在将目标喷射量设定置为 零的情况下，从喷油器30实际喷出的燃料量并不为零。
在该假设下，为了将从喷油器30实际喷出的燃料量设定为零，ECU40 运行以将具有与负的目标喷射量值相对应的电流脉冲宽度的脉冲电流施加 给喷油器30;该电流脉冲宽度短于零喷射脉冲宽度。这使得从喷油器30实
际喷出的燃料量变为零。
在确定满足学习许可条件时(步骤S400中为"是")，CPU 52进行到 步骤S402，否则(步骤S400中为"否")，终止该学习例程。
在步骤S402， CPU 52在学习模式下运行以指令喷油器(目标喷油器 30)在第一次喷射中喷出第一目标燃料量，其中该喷油器30基于满足时刻 的学习许可条件而被选为学习的喷油器。
在从第一次喷射中燃料喷出停止起经过目标间隔时间的值(点)之后， CPU 52指令目标喷油器30在第二次喷射中喷出第二目标燃料量。
在步骤S402， CPU 52在可用作目标间隔时间的整个时间范围的至少一 个时段内改变目标间隔时间的点的同时重复执行一轮第一次喷射和第二次 喷射(见步骤S402的402a)。
在步骤S402， CPU 52基于发动机转速传感器80的测量数据，在每轮 第一次和第二次喷射基础上测量曲轴66旋转的增加量(见步骤S402的 402b)。 CPU 52还基于发动机转速传感器80的测量数据测量每轮第一次和 第二次喷射时刻的发动机转速(见步骤S402的402c)。
在步骤S402， CPU 52计算所测量的曲轴66旋转的增加量与所测量的 发动机转速的乘积，以此作为目标间隔时间的每个点的与转矩成正比的量 (见步骤S402的402d)。
接下来，CPU52基于目标间隔时间的每个点的与转矩成正比的量来估 计目标间隔时间的每个点的发动机转矩，从而基于所估计的目标间隔时间 的每个点的发动机转矩来估计相应一轮第一次和第二次喷射在目标间隔时 间的每个点的实际喷射量(步骤S402的402e)。
在步骤S402中，CPU 52在目标间隔时间的每个点处，基于所估计的 目标间隔时间的每个点的实际喷射量，来计算第二次喷射中待施加给目标 喷油器30的电流脉冲的下降时刻的校正值(步骤S402的402f)。
在步骤S402的步骤402f中，CPU 52在目标间隔时间的至少一个时段 的每个点处，基于第二次喷射中待施加给目标喷油器30的电流脉冲的下降 时刻的校正值来产生实际I-Q特性数据。
图7A示例性地示出参考I-Q特性数据的图形表示230和多个实际I-Q 特性数据232，其中假设每个实际I-Q特性数据与参考I-Q特性数据具有基
本正弦波形同时幅度逐渐降低。
接下来，在步骤S404中，CPU 52作为位移量计算模块52b，以 从EEPROM58读取参考I-Q特性数据；并且
计算参考I-Q特性数据在相位方向上的第一位移量及其在幅值偏移方 向上的第二位移量，从而在参考I-Q特性数据移动第一和第二位移量时，将 参考I-Q特性数据和实际I-Q特性数据之间的距离最小化或减小到低于预定 阈值。
在步骤S404中，例如，CPU52计算参考I-Q特性数据和每条实际I-Q 特性数据在幅值偏移方向上的偏移差。
然后，CPU 52计算偏移差的平方和以作为实际I-Q特性数据与参考I-Q 特性数据之间的距离。这样不需要考虑每个偏移差的符号，从而在将偏移 差的平方和最小化或减小到低于预定阈值时，能够简化计算参考I-Q特性数 据和实际I-Q特性数据之间的距离。
下面将描述在将参考I-Q特性数据和实际I-Q特性数据之间的距离最小 化时计算参考I-Q特性数据在相位方向上的第一位移量及其在幅值偏移方 向上的第二位移量的具体方法。
(I)参考I-Q特性数据位移微长度(micro length)
如图7A中所示，CPU 52尝试地并依次地将参考I-Q特性数据230在 相位方向上朝向实际I-Q特性数据232位移微长度，并在每次位移微长度将 参考I-Q特性数据230和实际I-Q特性数据232之间的距离最小化时计算(监 控)第二位移量的值。
参考I-Q特性数据230和实际I-Q特性数据232之间的距离例如定义为 参考I-Q特性数据和每条实际I-Q特性数据232在幅值偏移方向上的偏移差 的平方和。参考I-Q特性数据230和实际I-Q特性数据232之间的距离例如 可以定义为参考I-Q特性数据230和至少一条预定的实际I-Q特性数据232 在幅值偏移方向上的偏移差。
具体而言，假设
将指示目标间隔时间的一点在其所有点中的顺序称为"i"，将目标间隔 时间的点数称为"n"，多条实际I-Q特性数据称为"Qri"，位移数称为"j"， 每个位移的第二位移量称为"bj"，与多条实际I-Q特性数据相对应的参考
I-Q特性数据称为"Qmi"，以及每个位移的偏移差的平方和称为"Sj"。 在该假设情况下，偏移差的平方和由下面的等式[2]表示<formula>formula see original document page 25</formula> [2]
偏移差的平方和Sj是第二位移量bj的二次函数。如图7B中所示，因 为二次函数具有下凹的形状，所以能够根据等式[2]容易地计算出偏移差的 平方和Sj最小时的第二位移量bj的值。
如上所述，在图6B的步骤S404a中每次位移微长度时CPU 52计算偏 移差的平方和Sj的最小值。
然后，在步骤S404b中，CPU52在与第一位移量的确定值相对应的已 计算的偏移差的平方和Sj的最小值在预定范围内针对各个位移的多个已计 算的最小值中最小时，确定在相位方向上的第一位移量的值。 (II)使用偏微分的方法
作为另一种方法，将参考I-Q特性数据230和实际I-Q特性数据232 之间的距离定义为参考I-Q特性数据230和每条实际I-Q特性数据232在幅 值偏移方向上的偏移差的平方和。
具体而言，CPU 52使用参考I-Q特性数据230和相应的一条实际I-Q
特性数据232之间在幅值偏移方向上的偏移差的平方和的偏微分。
参考图6C，在步骤S404c中，CPU 52根据等式[2]计算当偏移差的平
方和Sj最小时的第二位移量bj的值。
接下来，在步骤S404d中，当偏移差的平方和Sj的偏微分变为零时，
CPU 52将步骤S404c中计算的第二位移量bj的值赋给等式[2]，从而基于在
相位方向上的第一位移量的值来计算偏移差的平方和Sj的最小值。
随后，在步骤S404e中，当偏移差的平方和Sj根据等式[2]最小化时，
CPU 52将所计算的偏移差的平方和Sj的最小值赋给等式[2]，从而计算第二
位移量bj的值。
其后，CPU52重复步骤S404d和S404e的操作，直到在偏移差的平方 和Sj的偏微分变为零的时刻第一位移量在相位方向的变化大于预定值时。
当在偏移差的平方和Sj的偏微分变为零的时刻第一位移量在相位方向 上的变化大于或等于预定值时，CPU 52确定第一位移量的值是用于校正参
考I-Q特性数据的值。
接下来，将详细描述在步骤S404d中，当偏移差的平方和Sj的偏微分 最小化时，基于在相位方向上的第一位移量计算偏移差的平方和Sj的最小 值的过程。
参考I-Q特性数据表示为函数"y = f(x)"，其中x表示与相位方向相对 应的目标间隔时间，y表示与幅值偏移方向相对应的校正值。当参考I-Q特 性数据在相位方向(x方向)上移动"a"并且在幅值偏移方向(y方向) 上移动"b"时，移动后的参考I-Q特性数据表示为函数"y-b-f(x-a)"。参 考符号"a"表示变量第一位移量，参考符号"b"表示变量第二位移量。
另外， 一条实际I-Q特性数据表示为"(Xi,yi)"。
这些表示使得参考I-Q特性数据和每条实际I-Q特性数据之间在幅值偏 移方向上的偏移差的平方和由下面的等式[3]表示<formula>formula see original document page 26</formula> [3]
其中S表示偏移差的平方和。 等式[3]基本等同于等式[2]。
偏移差的平方和S相对于变量第一位移量"a"的偏微分由下面的等式 [4]表示
<formula>formula see original document page 26</formula> [4]
因为等式[3]是变量第一位移量"a"的周期函数，如图8中所示，所以 当偏移差的平方和S的偏微分为零时呈现变量第一位移量"a"的多个值。 优选地确定变量第一位移量"a"的该多个值中最接近零的一个值。因此， 在步骤S404d中，CPU 52利用Newton方法或二分法来计算变量第一位移 量"a"的值中的一个；该计算得到的一个值接近第一偏移量的零点。
例如，下面将描述当偏移差的平方和S相对于变量第一位移量"a"的 值的偏微分(5S/Sa)为零时，使用二分法计算变量"a"的值的方法。
如图8中所示，偏移差的平方和S的偏微分接近第一位移量的零点处 为增函数。随后，将为二分法而确定的区间的两个界限的初始值确定如下:
特别是，将该区间的两个界限的初始值中的一个设定为零。如图8中所示，当偏移差的平方和S的偏微分在第一位移量的零点处 为正时，偏移差的平方和S相对于第一位移量的值的偏微分在从第一位移 量的零点起的负区域处为负时的第一位移量的值被设定为该区间的两个界 限的初始值中的另一个。
相反的，当偏移差的平方和S的偏微分在第一位移量的零点处为负时， 偏移差的平方和S相对于第一位移量的值的偏微分在从第一位移量的零点 起为正时的第一位移量的值被设定为该区间的两个界限的初始值中的另一个。
其后，在该区间内开始二分法从而确定当偏移差的平方和s的偏微分
为零时的变量第一位移量"a"的值。
例如，在二分法中，CPU 52如下反复地收窄该区间。首先，CPU 52 定义该区间的中点。
当中点处的偏移差的平方和S的偏微分与下界限处的偏移差的平方和 S的偏微分符号相同时，CPU 52认为为零的解位于从中点到上界限的区间 中。然后，CPU52用中点代替下界限。
否则，当中点处的偏移差的平方和S的偏微分与下界限处的偏移差的 平方和S的偏微分符号不相同时，CPU52认为解位于从下界限到中点的区 间中。然后，CPU52用中点代替上界限。
继续该过程，直到区间宽度的绝对值小于预定容限。
作为另一实例，在Newton方法中，CPU 52使用偏移差的平方和S的 偏微分的值及其在第一位移量点处的导数。CPU 52沿着该值处的切线得到 该切线与第一位移量的轴相交的点。其后，CPU 52沿着偏移差的平方和S
的值处的切线得到该切线与第一位移量的轴相交的点。
最后，该切线与第一位移量的轴相交处的点收敛为解。 例如，图9A示例性地示出了偏移差的平方和S相对于变量第一位移量 "a"的偏微分的波形250。波形250在SS/Sa的零点附近具有一个平坦部分。
作为另一实例，图9B示例性地示出了偏移差的平方和S相对于变量第 一位移量"a"的偏微分的波形250。参考图9B，具有多个第一位移量的解; 这些解使得偏移差的平方和S相对于变量"a"的值的偏微分变为零。
例如，当CPU 52利用二分法或Newton方法计算5S/5a为零时的变量 第一位移量"a"的值时，变量第一位移量"a"的解可以是图9A或图9B 中所示的点260。
在图9A的情况中，变量第一位移量"a"的正确解是5S/Sa零点附近的 平坦波形区域的中点。在图9B的情况中，变量第一位移量"a"的正确解 基本是多个解的中值。
为了得到SS/Sa变为零时变量第一位移量"a"的更精确的解，首先得 到的SS/Sa变为零时的变量第一位移量"a"的解被设置为暂定解(tentative root)。然后，在步骤S494d中，CPU 52在升高/降低方向将变量第一位移量 "a"从该暂定解(如点260)增大/减小一个微长度。
当由CPU 52减小的变量第一位移量"a"的一个值处5S/Sa的绝对值到 达预定值(点262)时，CPU 52保存与点262相对应的变量第一位移量"a" 的值Vl。类似的，当由CPU 52增大的变量第一位移量"a"的一个值处SS/5a 的绝对值到达预定值(点264)时，CPU 52保存与点264相对应的变量第 一位移量"a"的值V2。
然后，CPU 52为与点262和点264之间的中间点266相对应的变量第 一位移量"a"的值计算值VI和V2之间的中间值Vm，作为当5S/5a变为 零时的变量第一位移量"a"的值的正确解。
尽管在图9A中，中间值Vm并不是SS/5a的零点附近的平坦波形区域 的中点，但是该中间值Vm与暂定解260相比更接近中点。类似的，在图 9B中，尽管中间值Vm并不是多个解的中值，但是该中间值Vm与暂定解 260相比更接近中值。
在步骤S404d中，当计算等式[3]的偏微分时，必须对作为参考I-Q特 性的函数f(x)求导。
参考图IOA，如果参考I-Q特性的目标间隔时间的值相对较长，则参考 I-Q特性的波形270变成多边形曲线。具有这种多边形曲线的参考I-Q特性 对于变量第一位移量"a"求导计算出偏移差的平方和的偏微分。所计算的 偏移差的平方和的偏微分在图10B中以附图标记280示出；而这很难准确 合适地得到偏移差的平方和的偏微分。
具体而言，在附图标记280所示的偏移差的平方和的偏微分(SS/Sa)
280的情况下计算变量第一位移量"a"的解时，可能很难学习SS/Sa变为 零时的变量第一位移量"a"的适当解。
因此，在步骤S404d中，CPU52对参考I-Q特性270进行平滑以产生 平滑的参考I-Q特性272。这使得具有平滑的参考I-Q特性272的参考I-Q 特性的微分能够计算图10B中所示的偏移差的平方和的适当的偏微分282。
下面将参照图11描述使用移动平均值来平滑参考I-Q特性数据的方法。
参照图11 ，附图标记290、 292、 294和296表示参考I-Q特性数据270 上的给定点，用攀示出。附图标记300和302表示目标间隔时间的一个范 围的两个点，该范围将用于在该范围内的目标间隔时间的计算点处计算参 考I-Q特性数据270的移动平均值。点300和计算点之间的宽度表示第一移 动平均值宽度，计算点和点302之间的宽度表示第二移动平均值宽度。该 范围由第一和第二移动平均值宽度组成。
点300处的校正值对应于连接点290和292的线上的校正值，点302 处的校正值对应于连接点294和296的线上的点的校正值。
将该范围内的点300和292之间的区间A中的平均校正值称为"Avel "， 从区间A继续的、在该范围内的点292和294之间的区间B中的平均校正 值称为"Ave2"。另外，从区间B继续的、在该范围内的点294和302之间 的区间C中的平均校正值称为"Ave3"。
这样，在该计算点处参考I-Q特性数据的移动平均值Ave用下面的等 式[5]计算
Ave = (Ave 1 XTLA + Ave2 XTLB + Ave3 X TLC)/(TLA + TLB + TLC) [5]
其中TLA表示区间A的时间长度，TLB表示区间B的时间长度，TLC 表示区间C的时间长度。
计算点处的参考I-Q特性数据270上的点310并不位于连接点292和 294的线上，而是位于在与TLA、 TLB和TLC之和相对应的范围内对参考 I-Q特性数据270进行平滑所得到的位置处。
在每个给定计算点处计算参考I-Q特性数据上的移动平均值将平滑参 考I-Q特性数据270，从而产生平滑的参考I-Q特性数据272。
可以提前准备平滑的参考I-Q特性数据272并将其存储在例如 EEPROM58中。CPU 52还可以例如在执行步骤S404中的操作时，计算每 个给定计算点处参考I-Q特性数据的移动平均值，以产生平滑的参考I-Q特 性数据270。后面的方法不需要将平滑的I-Q特性数据272存储在例如 EEPROM58中。
随后，在步骤S406中，CPU52作为相位校正模块52。也就是说，CPU 52校正参考I-Q特性数据从而通过步骤S404中的操作将参考I-Q特性数据 在相位方向上位移已计算的第一位移量，从而最小化参考I-Q特性数据和实 际I-Q特性数据之间的距离。
接下来，CPU 52在步骤S406将已校正的参考I-Q特性数据存储在例如 EEPROM58中，终止该学习例程。
其后，当要求多次喷射时，ECU40作为燃料喷出校正模块52d，将具 有与所确定的目标喷射量相对应的电流脉冲宽度的电流脉冲输出给至少一 个喷油器30;该电流脉冲指令该至少一个喷油器30将已确定的目标喷射量 喷入相应的汽缸62。
在从电流脉冲的下降沿经过己确定的目标间隔时间值之后，ECU 40参 考存储在EEPROM58中已校正的I-Q特性数据，获取与已确定的目标间隔 时间值相对应的校正值。
然后，ECU 40基于所获取的校正值对待施加给至少一个喷油器30的 电流脉冲的电流脉冲宽度进行校正；该电流脉冲宽度对应于已确定的目标 喷射量。此后，ECU40将已校正的电流脉冲输出到该至少一个喷油器30， 从而指令该至少一个喷油器30基于该已校正的电流脉冲喷出一定量的燃 料。
这使得从该至少一个喷油器30实际喷出的燃料量与所确定的目标量相 匹配，而对第一次和第二次喷射之间的实际间隔时间的变化几乎没有影响。
如上所述，根据本实施例的燃料喷射系统IO设计为着重于如下事实
实际I-Q特性与参考I-Q特性在相位方向上出现的偏差是由于喷油器 30的变化(制造变量)和每个喷油器30的老化，在幅值偏移方向上出现的 偏差是由于测量误差。
具体而言，将燃料喷射系统10设计用于
计算参考I-Q特性在相位方向上的第一位移量及其在幅值偏移方向上
的第二位移量，使得当参考I-Q特性移动第一和第二位移量时，参考I-Q特 性和实际I-Q特性之间的差值最小；并且
基于所计算的第一位移量，校正参考I-Q特性。
这使得在多次喷射模式下，可基于已校正的参考I-Q特性数据，校正紧 接着前次喷射的后次喷射中实际喷出的燃料量。
这实现了以下效果在可用于目标喷射周期的整个时间范围内高精度 地校正多次喷射模式下从紧接着前次喷射的后次喷射中实际喷出的燃料
燃料喷射系统IO还设计为在可用于目标间隔时间的整个时间范围的至 少一个时段内改变目标间隔时间的点时重复地执行一轮第一次喷射和第二 次喷射，从而产生与该目标间隔时间的至少一个时段相对应的至少一条实 际I-Q特性数据。
这在本实施例所实现的效果之外，还实现了以下效果在可用于目标 喷射周期的整个时间范围内高精度地校正多次喷射模式下从紧接着前次喷 射的后次喷射中实际喷出的燃料量，同时降低了学习完成之前所需的学习
在本实施例中，燃料喷射系统配置为校正多次喷射模式下，在紧接着 前次喷射的后次喷射中待施加给目标喷油器30的电流脉冲的下降时刻，从 而校正电流脉冲的电流脉冲宽度。这可校正后次喷射中从目标喷油器30实 际喷出的燃料量。然而本发明不限于这种配置。
特别是，燃料喷射系统配置为校正多次喷射模式下后次喷射中目标喷 油器30的喷出时刻，从而校正后次喷射中从目标喷油器30实际喷出的燃
、。 在本实施例中，将从每个喷油器30的前次喷射到紧接着前次喷射的后 次喷射之间的目标间隔时间与相应的一个喷油器30在后次喷射中实际喷出 的燃料量的校正值之间的参考关系用作每个参考I-Q特性数据和实际I-Q特 性数据。
然而，也可将从每个喷油器30的前次喷射到紧接着前次喷射的后次喷 射之间的目标间隔时间与相应的一个喷油器30在前次喷射和后次喷射中实 际喷出的总燃料量的校正值之间的参考关系用作每个参考I-Q特性数据和
实际I-Q特性数据。
可以将多次喷射模式下多次燃料射注中一些时间上相邻的射注组合为 时间上相邻的燃料喷射(前次喷射和后次喷射)。
本发明并不局限于本实施例，还可以进行如下所述的修改。
在该本实施例中，参考I-Q特性数据与每条实际I-Q特性数据在幅值偏 移方向上的偏移差的平方和用作实际I-Q特性数据与参考I-Q特性数据之间 的距离，但本发明并不限于该结构。
具体而言，在本实施例中，实际I-Q特性数据与参考I-Q特性数据之间 的距离被定义为二维表示的实际I-Q特性数据与二维表示的参考I-Q特性数 据之间的几何距离(参见图7A的示例)。
例如，二维表示的实际I-Q特性数据与二维表示的参考I-Q特性数据之 间在相位方向(水平方向)上的第一距离，或者二维表示的实际I-Q特性数 据与二维表示的参考I-Q特性数据之间在幅值偏移方向(垂直方向)上的第 二距离可用作实际I-Q特性数据与参考I-Q特性数据之间的几何距离。
另外，第一距离的平方与第二距离的平方之和可用作实际I-Q特性数据 与参考I-Q特性数据之间的几何距离。
可以在可接受的预定压力范围内的每个轨压处执行该学习例程。
可以在共轨20中安装限压器。限压器用于释放共轨20中所充的燃料， 从而减低轨压，以使得轨压不超过预设上限。代替限压器，或者除了限压 器之外，还可以使用减压阀，从而在ECU40的控制下降低轨压。
在本实施例中，使用柴油机60作为内燃机，但是本发明并不局限于该 结构。特别的，火花点火式汽油机，如直喷式汽油机，也可以用作该内燃 机。
虽然已经描述了当前被认为是本发明的实施例及其修改的内容，但是 可以理解，还可以作出各种这里未描述的修改，其意图在所附权利要求中 使所有这种修改都落在本发明的真实精神和范围内。
权利要求
1、一种装置，用于控制多次喷射模式下喷油器在前次喷射中喷入内燃机的燃料量，并在经过目标间隔时间之后，控制所述喷油器在后次喷射中喷入所述内燃机的燃料量，所述装置包括存储单元，配置为在其中存储有与在针对所述目标间隔时间而确定的可用范围内的变量目标间隔时间相关的所述喷油器的参考燃料喷出特性，所述目标间隔时间表示所述前次喷射中所述喷油器停止喷出燃料与所述后次喷射中所述喷油器开始喷出燃料之间的间隔，所述参考燃料喷出特性至少取决于所述后次喷射中从所述喷油器实际喷出的燃料量；实际燃料喷出特性获取单元，配置为获取与在所述可用范围的至少一个时段内的变量目标间隔时间相关的所述喷油器的实际喷出特性；位移量计算单元，配置为尝试性地将所述参考燃料喷出特性在相位方向和幅值偏移方向上位移至所获取的实际燃料喷出特性，同时监控所述参考燃料喷出特性与所获取的实际燃料喷出特性之间的距离，并且在所监控的距离最小时，计算所述参考燃料喷出特性与所获取的实际燃料喷出特性在相位方向上的位移量；以及相位校正单元，配置为将所述参考燃料喷出特性在相位方向上位移所计算的位移量，从而校正所述参考燃料喷出特性。
2、 根据权利要求l所述的装置，还包括燃料喷出校正单元，配置为基于已校正的参考燃料喷出特性来校正所 述喷油器，以便控制所述后次喷射中从所述喷油器实际喷出的燃料量。
3、 根据权利要求l所述的装置，其中所述实际燃料喷出特性获取单元 配置为按照学习模式进行操作，以执行第一次喷射，该第一次喷射将指令值输出给所述喷油器，所述指令值指示所述喷油器喷出第一目标燃料量；以及第二次喷射，在从所述第一次喷射中所述喷油器停止喷出燃料起经过 变量目标间隔时间的值之后，该第二次喷射将指令值输出给所述喷油器， 所述指令值指示所述喷油器在第二次喷射中喷出第二目标燃料量；以及 在改变所述可用范围的所述至少一个时段内的所述变量目标间隔时间值的同时，重复一轮第一次和第二次喷射，并且所述实际燃料喷出特性获取单元配置为基于重复该轮第一次和第二次喷射的结果，获取与所述可用范围的至少一个时段内的变量目标间隔时间相关的所述喷油器的所述实际燃料喷出特性。
4、 根据权利要求1所述的装置，其中所述位移量计算单位配置为利用 Newton方法计算所述参考燃料喷出特性与所获取的实际燃料喷出特性在相 位方向上的位移量。
5、 根据权利要求1所述的装置，其中所述位移量计算单位配置为利用 二分法计算所述参考燃料喷出特性与所获取的实际燃料喷出特性在相位方 向上的位移量。
6、 根据权利要求5所述的装置，其中所述实际燃料喷出特性获取单元 配置为获取与所述可用范围的至少一个时段内的变量目标间隔时间相关的 所述喷油器的多条实际燃料喷出特性数据，所述参考燃料喷出特性与所获 取的实际燃料喷出特性之间的距离是所述参考燃料喷出特性与每条所述实 际燃料喷出特性数据在幅值偏移方向上距离的平方和，并且所述位移量计 算单元配置为将用于所述二分法的区间的两个界限中的一个的初始值设定为零； 当所述距离的平方和的偏微分在所述位移量的零点处为正时，将在从 所述位移量的零点起的负区域中所述距离的平方和相对于所述位移量的偏 微分为负时的位移量的值设定为所述区间的两个界限中的另一个的初始 值；当所述距离的平方和的偏微分在位移量的零点处为负时，将在从所述 位移量的零点起的正区域中所述距离的平方和相对于所述位移量的偏微分 为正时的位移量的值设定为所述区间的两个界限中的另一个的初始值；以 及 基于所述区间执行所述二分法，从而计算所述距离的平方和的偏微分 为零的位移量的值，使得所述距离的平方和最小。
7、 根据权利要求1所述的装置，其中所述实际燃料喷出特性获取单元 配置为获取与所述可用范围的至少一个时段内的变量目标间隔时间相关的 所述喷油器的多条实际燃料喷出特性数据，所述参考燃料喷出特性与所获 取的实际燃料喷出特性之间的距离是所述参考燃料喷出特性与每条所述实 际燃料喷出特性数据在幅值偏移方向上的距离的平方和，所述位移量计算单元配置为将所述距离的平方和相对于所述位移量的偏微分为零时的位移量的值 设置为暂定解；将所述位移量从所述暂定解起在相对于所述暂定解的增大/减小方向增 大/减小微长度；当基于所述位移量的减小的所述距离的平方和的偏微分的绝对值达到 预定值时，保存与所述预定值相对应的第一位移量值；当基于所述位移量的增大的所述距离的平方和的偏微分的绝对值达到 预定值时，保存与所述预定值相对应的第二位移量值；以及确定第一和第二值之间的中间值作为所述距离的平方和最小时所对应 的位移量的准确解。
8、 根据权利要求l所述的装置，其中所述实际燃料喷出特性获取单元 配置为获取与所述可用范围的至少一个时段内的变量目标间隔时间相关的 所述喷油器的多条实际燃料喷出特性数据，所述参考燃料喷出特性与所获 取的实际燃料喷出特性之间的距离是所述参考燃料喷出特性与每条所述实 际燃料喷出特性数据在幅值偏移方向上距离的平方和，所述位移量计算单 元配置为平滑所述参考燃料喷出特性；以及对已平滑的参数燃料喷出特性求导，从而计算出所述距离的平方和相 对于所述位移量的偏微分。
9、 根据权利要求8所述的装置，其中所述位移量计算单元配置为基于 所述参考燃料喷出特性来计算移动平均值，从而平滑所述参考燃料喷出特 性。
10、 根据权利要求9所述的装置，其中所述实际燃料喷出特性获取单 元配置为当计算所述距离的平方和相对于位移量的偏微分时计算所述参考 燃料喷出特性上的每个给定点处的移动平均值。
11、 根据权利要求1所述的装置，其中所述位移量计算单元配置为 尝试性地将所述参考燃料喷出特性在所述相位方向和所述幅值偏移方向上向所获取的实际燃料喷出特性位移微长度；每次位移微长度时计算当所述参考燃料喷出特性与所获取的实际燃料 喷出特性之间的距离最小时在幅值偏移方向上偏移位移量的值；以及每次位移微长度时计算所述距离的最小值；以及当与所确定的位移量的值相对应的所计算的所述距离的最小值在针对 各个位移所计算的多个最小值中最小时，确定在相位方向上的位移量的值， 并且所述相位校正单元配置为将所述参考燃料喷出特性在相位方向上位移 所确定的位移量的值，从而校正所述参考燃料喷出特性。
12、根据权利要求ll所述的装置，其中所述实际燃料喷出特性获取单 元配置为获取与所述可用范围的至少一个时段内的变量目标间隔时间相关 的所述喷油器的多条实际燃料喷出特性数据，所述参考燃料喷出特性与所 获取的实际燃料喷出特性之间的所述距离是所述参考燃料喷出特性与每条 所述实际燃料喷出特性数据在幅值偏移方向上距离的平方和。
13、 一种燃料喷射系统，包括 累积器；燃料泵，配置为对燃料加压并将加压的燃料供给给所述累积器，从而 将所述加压的燃料存储在所述累积器中； 喷油器，用于将存储在所述累积器中的燃料喷射到内燃机的汽缸中；以及根据权利要求1所述装置，该装置用于控制在多次喷射模式下，所述 喷油器在前次喷射中喷入内燃机的燃料量，并在经过目标间隔时间之后， 控制所述喷油器在后次喷射中喷入所述内燃机的燃料量。
全文摘要
在一种装置中，位移量计算单元尝试性地将参考燃料喷出特性在相位方向和幅值偏移方向上位移至所获取的实际燃料喷出特性，同时监控参考燃料喷出特性与所获取的实际燃料喷出特性之间的距离。位移量计算单元在所监控的距离最小时计算参考燃料喷出特性与所获取的实际燃料喷出特性在相位方向上的位移量。相位校正单元将参考燃料喷出特性在相位方向上位移所计算的位移量，从而校正参考燃料喷出特性。
文档编号F02D41/40GK101377170SQ20081021512
公开日2009年3月4日 申请日期2008年9月1日 优先权日2007年8月31日
发明者今井稔, 山田直幸, 石塚康治 申请人:株式会社电装