燃料喷射阀的控制装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及燃料喷射阀的控制装置以及涉及其方法，该控制装置在内燃机（发动 机）中提供的燃料喷射阀上执行开启和关闭操作。
【背景技术】
[0002] 将单次燃料喷射期间的燃料喷射阀的通电时间分成用于开启喷射阀的开启时间 和使喷射阀保持在开启状态的保持时间。在开启时间期间，从能施加高于电池的电压的电 容器，向燃料喷射阀的螺线管供应电力。因此，在开启时间期间，增加在螺线管中流动的励 磁电流。在这种情况下，由燃料喷射阀产生的电磁力逐步增强直到喷射阀开启为止。当励 磁电流达到设定为燃料喷射阀可靠开启的电流值的峰值电流值时，开启时间结束并且保持 时间开始。在保持时间期间，从电池向燃料喷射阀的螺线管供应电力。因此，在保持时间期 间，励磁电流从峰值电流值快速地减小并且保持在保持电流值附近。在这种情况下，由燃料 喷射阀产生的电磁力保持在使燃料喷射阀保持在开启状态要求的力。
[0003] 在开启时间期间，当在螺线管中流动的励磁电流增加时，电磁力逐步增加，因此， 在经过开始螺线管的通电的时间点后的某一时间后，燃料喷射阀真正开启。从通电开始时 间点到燃料喷射阀真正开启的开启点的时间称为"喷射等待时间"。此外，从通电开始时间 点到燃料喷射阀关闭的时间点的时间称为"有效喷射时间"。
[0004] 当有关单次燃料喷射设定的要求的喷射量减小时，有效喷射时间不断变短。与有 效喷射时间相比，喷射等待时间是根据那时的燃料喷射阀的工作特性而确定的时间，与有 效喷射时间不同，因此，不与要求喷射量成比例改变。因此，当有关单次燃料喷射设定的要 求喷射量小，使得通电时间短时，喷射等待时间占用通电时间的更大比例。因此，当单次燃 料喷射的通电时间缩短时，喷射等待时间的估计误差的影响增加，实际燃料喷射量更可能 偏尚要求喷射量。
[0005] 当实际喷射量大于要求喷射量时，通过调整点火定时等等，能执行转矩调整以便 降低所产生的转矩。然而，当实际喷射量小于要求喷射量时，难以增加转矩。因此，有必要 准确地估计喷射等待时间以确保实际喷射量不低于要求喷射量。
[0006] 日本专利申请公开No. 2012-97693(JP2012-97693A)公开了学习喷射等待时间 的变化的方法的示例。更具体地说，根据要求喷射量等等，选择电流波形，在选择的电流波 形的基础上，控制燃料喷射阀。当在燃料喷射期间，用于学习喷射等待时间的变化的条件成 立时，将控制燃料喷射阀选择的电流波形用作参数，学习喷射等待时间的变化。
[0007] 注意，可以使用检测在开启时间期间，励磁电流上升到峰值电流值的励磁电流的 上升梯度，并且当上升梯度变得较缓时，将喷射等待时间设定成稳定地变长的方法，估计喷 射等待时间。
【发明内容】
[0008] 在开启时间期间的励磁电流的上升梯度的基础上，估计喷射等待时间的方法中， 使用电流检测电路来监控励磁电流。电流检测电路检测励磁电流的精度根据在电流检测电 路的制造期间发生的个体差异、随时间的变化、使用期间的气温等等而改变。因此，通过该 估计方法，不能肯定地认为喷射等待时间的估计精度高。
[0009] 本发明的目的是提供燃料喷射阀的控制装置及其方法，通过该装置和方法，能高 精度地计算喷射等待时间。
[0010] 根据本发明的方面，燃料喷射阀的控制装置包括：驱动控制单元，通过使励磁电流 在燃料喷射阀的螺线管中流动，控制燃料喷射阀的开启和关闭操作；电流检测电路，检测在 螺线管中流动的励磁电流；以及电子控制单元。电子控制单元计算作为从螺线管的通电开 始时间点到燃料喷射阀开启的时间点的时间的喷射等待时间；以及根据计算的喷射等待时 间，调整螺线管的通电时间。燃料喷射阀的控制装置的电子控制单元然后测量作为从通电 开始时间点到基准下降检测时间点的时间的基准下降检测时间，并且当基准下降检测时间 越长时，将喷射等待时间设定得越长。其中，基准下降检测时间点是在励磁电流达到峰值电 流值后，励磁电流减小时，由电流检测电路检测的励磁电流低于小于峰值电流值的基准电 流值。
[0011] 当励磁电流增加的励磁电流上升速度变低时，能估计喷射等待时间的长度增加。 原因在于由燃料喷射阀生成的电磁力更缓地增加。此外，由于燃料喷射阀处于开启状态，当 励磁电流达到所设定的峰值电流值时，使励磁电流降低到保持电流值附近。此时的励磁电 流下降速度高于励磁电流增加到峰值电流值的励磁电流上升速度。换句话说，当励磁电流 从峰值电流值减小时，励磁电流快速地改变。因此，即使当由于在电流检测电路的制造期 间产生的个体差异、随时间的劣化、使用期间的大气温度等等，所检测的电流值不规律地改 变，与从通电开始时间点到基准上升检测时间点的时间相比，基准下降检测时间不太可能 受该变化影响。注意"基准上升检测时间点"是由当朝峰值电流值增加时，电流检测电路检 测的励磁电流超出基准电流值的时间点。
[0012] 根据上述配置，当基准下降检测时间越长时，使喷射等待时间设定得更长。换句话 说，在更不太可能受由电流检测电路检测的电流值的变化的影响的基准下降检测时间的基 础上，计算喷射等待时间。因此，能高精度地计算喷射等待时间。
[0013] 此外，根据本发明的方面，电子控制单元可以测量作为从通电开始时间点到基准 上升检测时间点的时间的基准上升检测时间，并且通过将基准变换系数乘以基准下降检测 时间，计算作为从通电开始时间点到基准上升检测时间点的时间的计算值的基准上升计算 时间。然后，当作为通过将基准上升计算时间除以基准上升检测时间获得的商的基准上升 变化比增加时，电子控制单元可以稳定地增加基准下降变化比。此外，电子控制单元可以通 过将基准下降变化比乘以基准上升检测时间，计算基准下降计算时间，并且当基准下降计 算时间越长时，将喷射等待时间设定得越长。
[0014] 当峰值电流值保持固定时，励磁电流朝峰值电流值增加的励磁电流上升速度以及 励磁电流从峰值电流值减小的励磁电流下降速度具有恒定的相关关系。因此，通过将对应 于励磁电流的上升速度和下降速度之间的相关关系的基准变换系数乘以基准下降检测时 间，能计算基准上升检测时间。基准上升检测时间是在基准下降检测时间的基础上计算的 值。与基准上升检测时间相比，基准下降检测时间不太可能受电流检测电路检测的电流值 的变化影响。因此，与基准上升检测时间相比，所计算的基准上升计算时间不太受变化影 响。
[0015] 基准上升变化比和基准下降变化比均是指示由电流检测电路检测的电流值的变 化程度的值。基准上升变化比是基准上升计算时间和基准上升检测时间之间的变化比。基 准下降变化比是基准下降计算时间和基准下降检测时间之间的变化比。因此，基准下降变 化比和基准上升变化比具有固定相关关系，因此，能从基准上升变化比计算基准下降变化 比。通过将从基准上升变化比计算的基准下降变化比乘以基准下降检测时间，能计算基准 下降计算时间。基准下降计算时间考虑由电流检测电路检测的电流值的变化程度，因此，是 比基准下降检测时间更准确的值。因此，通过在基准下降检测时间的基础上，计算喷射等待 时间，能提尚喷射等待时间的计算精度。
[0016] 此外，将当朝峰值电流值增加时，由电流检测电路检测的励磁电流达到或超出小 于基准电流值的学习电流值的时间点设定为学习上升检测时间点。在这种情况下，燃料喷 射阀的控制装置的电子控制单元可以测量作为从通电开始时间点到学习上升检测时间点 的时间的学习上升检测时间。然后，电子控制单元可以通过将学习变换系数乘以基准下降 计算时间，计算作为从通电开始时间点到学习上升检测时间点的时间的计算值的学习上升 计算时间。此外，电子控制单元可以通过将学习上升计算时间除以学习上升检测时间，计算 变化比学习值，在燃料喷射期间，测量学习上升检测时间，并且当通过将变化比学习值乘以 测量的学习上升检测时间获得的乘积增加时，使喷射等待时间设定成更长。
[0017] 如上所述，当峰值电流值保持固定时，励磁电流朝峰值电流值增加的励磁电流上 升速度以及励磁电流从峰值电流值减小的励磁电流下降速度具有恒定的相关关系。因此， 根据上述配置，通过将对应于励磁电流的上升速度和下降速度之间的相关关系的学习变换 系数乘以基准下降计算时间以便计算学习上升计算时间，计算变化比学习值。换句话说，将 变化比学习值计算为学习上升检测时间和学习上升计算时间之间的变化比。然后，测量作 为从通电开始时间点到学习上升检测时间点的时间的学习上升计算时间，由此，根据通过 将变化比学习值乘以学习上升检测时间获得的乘积，计算喷射等待时间。根据上述配置， 换句话说，在励磁电流达到学习电流值的时间点，计算与燃料喷射有关的喷射等待时间。因 此，即使在励磁电流达到峰值电流值之前，终止通电的短燃料喷射期间，也能适当地计算喷 射等待时间，并且能适当地调整通电时间。
[0018] 注意，当在励磁电流达到峰值电流值前，终止燃料喷射阀的通电时，不能检测基准 下降检测时间。因此，不能适当地计算变化比学习值，因此，变化比学习值的计算精度会降 低。因此，根据本发明的方面，当在由电流检测电路检测的励磁电流达到峰值电流值前，终 止燃料喷射阀的通电时，防止电子控制单元计算变化比学习值。根据该配置，当变化比学习 值的计算精度降低时，不计算变化比学习值。因此，不太可能使用不精确的变化比学习值来 计算喷射等待时间，因此，能抑制喷射等待时间的计算精度的降低。
[0019] 此外，根据本发明的方面，电子控制单元可以将对应于励磁电流达到峰值电流值 所需的通电时间的时间设定为预定时间，并且当通电时间短于预定时间时，确定在励磁电 流达到峰值电流值前，已经终止通电。当有关燃料喷射阀设定的通电时间短于预定时间时， 可以在由电流检测电路检测的励磁电流达到峰值电流值前，终止燃料喷射阀的通电。因此， 可以采用在这种情况下，不计算变化比学习值的配置。
[0020] 此外，根据本发明的方面，可以将通过学习上升检测时间的中位特征值除以学习 上升检测时间的最小可测量值获得的商设定为变化比学习值的初始值。此外，当未完成变 化比学习值的计算时，当通过将变化比学习值的初始值乘以学习上升检测时间获得的乘积 增加时，电子控制单元可以将喷射等待时间设定得更长。
[0021 ] 学习上升检测时间可以在最大值和最小值之间改变，这通过由于电流检测电路， 励磁电流的检测值的可能变化的大小而确定。另一方面，与学习上升检测时间相比，学习 上升计算时间不太可能变化，并且仅能在最大值和最小值之间的中位特征值附近改变。因 此，使用上述方法，计算变化比学习值的初始值，其中，通过将中位特征值除以最小值获得 的商，其更远离中位特征值，设定为初始值。当以这种方式计算变化比学习值的初始值时， 计算的初始值取可计算范围的最大值。因此，使用变化比学习值的初始值计算的喷射等待 时间稍微长于实际喷射等待时间。因此，通过以上述方式设定变化比学习值的初始值，能抑 制在完成变化比学习值的计算之前，喷射燃料的实际量低于要求喷射量的情形。
[0022] 此外，根据本发明的方面，电子控制单元可以在已经计算变化比学习值后，每次从 燃料喷射阀喷射燃料时，当确定喷射等待时间从变化比学习值的初始值接近变化比学习值 时，使该值乘以学习上升检测时间。根据该配置，当完成变化比学习值的计算时，每次从燃 料喷射阀喷射燃料时，喷射等待时间逐渐地接近适当值。因此，当变化比学习值的初始值与 计算的变化比学习值之间的差大时，逐渐地修改喷射等待时间。因此，能抑制在变化比学习 值从初始值换到计算值期间的燃料喷射量的快速变化。
[0023] 此外，根据本发明的方面，当内燃机（发动机）的运转状态从禁止由燃料喷射阀燃 料喷射的喷射禁止状态转变到由燃料喷射阀执行燃料喷射的喷射许可状态时，电子控制单 元优选通过将变化比学习值乘以当在内燃机（发动机）前次处于喷射许可状态时计算的最 后学习上升检测时间，计算乘积，并且当通过将温度校正值与乘积相加获得的值增加时，使 喷射等待时间设定得更长。
[0024] 当禁止燃料喷射阀的燃料喷射时，伴随燃料喷射的冷却动作不会发生，因此，燃料 喷射阀的温度会增加。在这种情况下，燃料喷射阀的螺线管的电阻值增加，使得燃料喷射阀 不太易于开启。因此，根据上述配置，当内燃机（发动机）的运转状态从喷射禁止状态转变 到喷射许可状态时，通过将变化比学习值乘以当内燃机（发动机）的运转状态前次处于喷 射许可状态时检测的最后学习上升检测时间，计算乘积，此后，在通过将温度校正值与计算 乘积相加获得的值的基础上，计算喷射等待时间。因此，在正好转变到喷射许可状态后执行 的燃料喷射期间，在考虑当禁止燃料喷射时，燃料喷射阀中发生的温度增加的同时，能计算 喷射等待时间，即使未由电流检测电路检测到励磁电流。
[0025] 注意当使用温度校正值来计算喷射等待时间时，如上所述，当内燃机（发动机）处 于喷射禁止状态时，可以将温度校正值设定成随着燃料喷射阀的温度增加的量而增加。根 据该配置，当温度增加量增加，使得燃料喷射阀不太容易开启时，延长喷射等待时间。因此， 根据对应于温度增加的燃料喷射阀的开启特性的变化，计算喷射等待时间。
[0026] 此外，根据本发明的方面，当发动机温度包括在温度范围中时，电子控制单元可以 计算变化比学习值。燃料喷射阀的螺线管的电阻值根据螺线管的温度改变，因此，燃料喷射 阀的喷射特性可以根据燃料喷射阀的所处环境的温度改变。换句话说，当在具有不同所处 环境温度的各种条件下，计算变化比学习值时，变化比学习值根据计算时所处的环境温度 而改变。根据上述配置，因此，仅当发动机温度包括在温度范围中时，才计算变化