十六烷值推定装置制造方法

十六烷值推定装置制造方法
【专利摘要】通过预定量的燃料喷射阀的驱动控制来执行用于燃料的十六烷值的推定的燃料喷射。检测与燃料喷射的执行相伴产生的柴油机的旋转变动量，并且基于所述旋转变动量推定燃料的十六烷值。检测来自燃料喷射阀的实际的燃料喷射量，在实际的燃料喷射量与预定量之差为判定值以上时，限制执行燃料的十六烷值的推定。
【专利说明】十六烷值推定装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及十六烷值推定装置，其对向柴油机供给的燃料的十六烷值进行推定。【背景技术】
[0002]在柴油机中，由燃料喷射阀向气缸内喷射的燃料在被喷射后经过预定的时间(所谓的点火延迟)后点火。为了实现柴油机的输出性能和排放性能的改善，广泛地采用了如下的控制装置，所述控制装置在考虑到上述的点火延迟的基础上，对燃料喷射的喷射时间和喷射量等的发动机控制的执行方式进行控制。
[0003]在柴油机中，所使用的燃料的十六烷值越低时则其点火延迟越长。因此，即使例如在柴油机的出厂时假定使用标准的十六烷值的燃料的状况来设定了发动机控制的执行方式，但是在向燃料箱补给冬季燃料等十六烷值相对低的燃料的情况下，燃料的点火时间延迟并且其燃烧状态恶化，根据情况不同会发生不点火。
[0004]为了抑制这样的不良情况的发生，期望基于向气缸内喷射的燃料的实际的十六烷值来校正发动机控制的执行方式。并且，为了恰当地进行这样的校正，需要准确地推定燃料的十六烷值。
[0005]以往，在专利文献I中提出了下述装置:从燃料喷射阀喷射出少量的燃料并且检测与该燃料喷射相伴产生的发动机转矩的指标值，基于该指标值推定燃料的十六烷值。在该装置中，着眼于通过预定量的燃料喷射而产生的发动机转矩随燃料的十六烷值而变化的情况，基于与燃料喷射相伴产生的发动机转矩的指标值来推定燃料的十六烷值。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2009-180174号公报
【发明内容】

[0009]发明要解决的课题
[0010]在此，即使是在对同一燃料喷射阀以同一驱动方式进行开阀驱动的情况下，由于用于向燃料喷射阀供给燃料的燃料供给路径内的燃料压力变动、或者燃料喷射阀的实际的动作方式产生一些偏差，因此从燃料喷射阀喷射出的燃料的量不会是相同的量。这样的燃料喷射量的偏差会使与燃料喷射相伴产生的发动机转矩产生偏差，因此会成为在上述燃料的十六烷值的推定时使其推定精度降低的原因。
[0011]本发明正是鉴于所述实际情况而完成的，其目的在于提供一种十六烷值推定装置，其能够高精度地推定向柴油机供给的燃料的十六烷值。
[0012]用于解决课题的方案
[0013]为了达成上述目的，在按照本发明的十六烷值推定装置中，通过基于目标燃料喷射量的燃料喷射阀的驱动控制来执行用于推定向柴油机供给的燃料的十六烷值的燃料喷射，并且检测出与所述燃料喷射的执行相伴产生的柴油机的输出转矩的指标值。并且，基于检测出的所述指标值来推定燃料的十六烷值。
[0014]当在这样的十六烷值的推定时目标燃料喷射量与实际的燃料喷射量之差、即喷射量误差增大时，与燃料喷射相伴产生的发动机转矩的误差也增大，因此基于此时的发动机转矩的指标值推定燃料的十六烷值的话，其推定精度会降低。
[0015]在所述装置中，对来自燃料喷射阀的实际的燃料喷射量进行检测，并且在所述实际的燃料喷射量与目标燃料喷射量之差为判定值以上时，即在由于喷射量误差大而使得燃料的十六烷值的推定精度降低的可能性高时，限制执行该十六烷值的推定。因此，能够将以低精度执行燃料的十六烷值的推定所产生的影响抑制得较小，能够高精度地推定燃料的十六烷值。
[0016]在本发明的一个方式中，所述执行限制部禁止推定部执行十六烷值的推定。根据这样的装置，能够减少以低推定精度执行向柴油机供给的燃料的十六烷值的推定的机会，能够抑制燃料的十六烷值的推定精度的降低。
[0017]在优选的方式中，所述检测部具有压力传感器，所述压力传感器检测作为燃料喷射阀的内部的燃料压力的指标的燃料压力，所述检测部基于由所述压力传感器检测出的燃料压力的变动方式来检测实际的燃料喷射量。当执行来自燃料喷射阀的燃料喷射时，燃料喷射阀内部的燃料压力暂时降低。如上述装置那样，通过监视所述的燃料压力的变动方式，能够高精度地检测出实际喷射的燃料的量。
[0018]在本发明的一个方式中，压力传感器安装于燃料喷射阀。因此，与通过在离开燃料喷射阀的位置设置的压力传感器检测燃料压力的装置相比，能够检测出靠近燃料喷射阀的喷射孔的部位的燃料压力。因此，能够通过压力传感器高精度地检测出与燃料喷射阀的开闭动作相伴地变动的燃料喷射阀内部的燃料压力，能够基于由所述压力传感器检测出的燃料压力的变动波形来高精度地算出实际燃料喷射量。
[0019]在本发明的一个方式中，所述推定部以已停止执行用于柴油机的运转的燃料喷射为条件来执行燃料的十六烷值的推定。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是示出将本发明具体化了的第一实施方式涉及的十六烷值推定装置的概要结构的简图。
[0021]图2是示出燃料喷射阀的剖面结构的剖视图。
[0022]图3是示出燃料压力的推移与燃料喷射率的检测时间波形之间的关系的时序图。
[0023]图4是示出校正处理的执行步骤的流程图。
[0024]图5是示出检测时间波形与基本时间波形之间的关系的一例的时序图。
[0025]图6是示出旋转变动量与燃料的十六烷值之间的关系的坐标图。
[0026]图7是示出第一实施方式涉及的推定控制处理的执行步骤的流程图。
[0027]图8是说明旋转变动量的计算方法的说明图。
[0028]图9是示出第二实施方式涉及的推定控制处理的执行步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0029](第一实施方式)[0030]下面，对将本发明具体化了的第一实施方式涉及的十六烷值推定装置进行说明。
[0031]如图1所示，在车辆10搭载有作为驱动源的柴油机11。柴油机11的曲轴12经由离合机构13、手动变速器14与车轮15连接。在车辆10中，当由乘坐者操作离合器操作部件(例如离合器踏板)时，所述离合机构13成为将曲轴12与手动变速器14的连接解除的动作状态。
[0032]柴油机11的气缸16与进气通路17连接。通过进气通路17向柴油机11的气缸16内吸入空气。而且，作为所述柴油机11，采用的是具有多个(在本实施方式中为四个[#1?#4])气缸16的结构。在柴油机11中，对每个气缸16安装有向该气缸16内直接喷射燃料的直喷式的燃料喷射阀20。由所述燃料喷射阀20的开阀驱动而被喷射出的燃料在柴油机11的气缸16内与被压缩加热过的吸入空气接触并点火和燃烧。并且，在柴油机11中，利用与在气缸16内的燃料的燃烧相伴产生的能量压下活塞18而强制地使曲轴12旋转。在柴油机11的气缸16中燃烧过的燃烧气体作为排气被排出到柴油机11的排气通路19。
[0033]各燃料喷射阀20经由分支通路31a分别与共轨34连接，所述共轨34经由供给通路31b与燃料箱32连接。在所述供给通路31b设有压送燃料的燃料泵33。在本实施方式中，通过由燃料泵33进行的压送而升压的燃料被积蓄在共轨34并且被供给到各燃料喷射阀20的内部。而且，在各燃料喷射阀20连接有返回通路35，所述返回通路35分别与燃料箱32连接。燃料喷射阀20内部的燃料的一部分通过所述返回通路35回到燃料箱32。
[0034]下面，对燃料喷射阀20的内部结构进行说明。
[0035]如图2所示，在燃料喷射阀20的壳体21的内部设有针阀22。所述针阀22被设置成能够在壳体21内往复移动(沿该图的上下方向移动)的状态。在壳体21的内部设有弹簧24，所述弹簧24 —直对所述针阀22向喷射孔23侧(该图的下方侧)施力。在壳体21的内部，在中间夹着所述针阀22的一侧(该图的下方侧)的位置形成有喷嘴室25，在另一侧(该图的上方侧)的位置形成有压力室26。
[0036]在喷嘴室25形成有将其内部与壳体21的外部连通的多个喷射孔23，燃料从所述分支通路31a (共轨34)经由导入通路27供给到所述喷嘴室25。所述喷嘴室25和分支通路31a (共轨34)经由连通路径28与压力室26连接。而且，压力室26经由排出路径30与返回通路35 (燃料箱32)连接。
[0037]所述燃料喷射阀20采用电驱动式的燃料喷射阀，在其壳体21的内部设有压电执行器29，所述压电执行器29是多个通过驱动信号的输入而伸缩的压电元件(例如Piezo元件)层叠而成的。在所述压电执行器29安装有阀芯29a，所述阀芯29a设于压力室26的内部。并且，通过压电执行器29的动作引起的阀芯29a的移动，连通路径28 (喷嘴室25)和排出路径30 (返回通路35)中的一方选择性地与压力室26连通。
[0038]在所述燃料喷射阀20中，当向压电执行器29输入闭阀信号时，压电执行器29收缩，阀芯29a移动，成为连通路径28与压力室26连通的状态，并且成为返回通路35与压力室26的连通被切断的状态。由此，在压力室26内的燃料向返回通路35 (燃料箱32)的排出被禁止的状态下，喷嘴室25与压力室26连通。因此，喷嘴室25与压力室26之间的压力差变得相当小，针阀22因弹簧24的作用力而移动到堵塞喷射孔23的位置，此时，燃料喷射阀20成为不喷射燃料的状态(闭阀状态)。
[0039]另一方面，当向压电执行器29输入开阀信号时,压电执行器29伸长，阀芯29a移动，成为连通路径28与压力室26的连通被切断的状态，并且成为返回通路35与压力室26连通的状态。由此，在燃料从喷嘴室25向压力室26的流出被禁止的状态下，压力室26内的燃料的一部分经由返回通路35回到燃料箱32。因此，压力室26内的燃料的压力降低，该压力室26与喷嘴室25之间的压力差变大，由于该压力差，针阀22克服弹簧24的作用力移动而离开喷射孔23，此时，燃料喷射阀20成为喷射燃料的状态(开阀状态)。
[0040]在燃料喷射阀20 —体地安装有压力传感器41，所述压力传感器41输出与所述导入通路27的内部的燃料压力PQ相应的信号。因此，与例如检测共轨34 (参照图1)内的燃料压力等远离燃料喷射阀20的位置的燃料压力的装置相比，能够检测靠近燃料喷射阀20的喷射孔23的部位的燃料压力，能够高精度地检测与燃料喷射阀20的开阀相伴的所述燃料喷射阀20的内部的燃料压力的变化。另外，对各燃料喷射阀20各设有一个所述压力传感器41，即对柴油机11的每个气缸16设有所述压力传感器41。
[0041]如图1所示，在柴油机11中，作为其周边设备，设有用于检测运转状态的各种传感器。作为所述传感器，除了所述压力传感器41之外，例如设有用于检测曲轴12的旋转相位和转速(发动机转速NE)的曲轴传感器42。而且，还设有用于检测油门操作部件(例如油门踏板)的操作量(油门操作量ACC)的油门传感器43、用于检测车辆10的行驶速度的车速传感器44、用于检测所述离合器操作部件的操作的有无的离合器开关45等。
[0042]而且，作为柴油机11的周边设备，例如还设有具备微型计算机而构成的电子控制单元40等。所述电子控制单元40取入各种传感器的输出信号并且以所述输出信号为基础进行各种运算，根据其运算结果来执行燃料喷射阀20的驱动控制(燃料喷射控制)等与柴油机11的运转有关的各种控制。在本实施方式中，所述电子控制单元40作为推定部、检测部和执行限制部发挥功能。
[0043]本实施方式的燃料喷射控制基本上如下执行。
[0044]首先，基于油门操作量ACC或发动机转速NE等，算出关于用于柴油机11的运转的燃料喷射量的控制目标值(要求喷射量TAU)。然后，基于要求喷射量TAU和发动机转速NE来算出燃料喷射时间的控制目标值(要求喷射时间Tst)和燃料喷射时间的控制目标值(要求喷射时间Ttm)。接着，基于所述要求喷射时间Tst和要求喷射时间Ttm来执行各燃料喷射阀20的开阀驱动。由此，从各燃料喷射阀20喷射出与各个时刻的柴油机11的运转状态相匹配的量的燃料，并供给到柴油机11的各气缸16内。
[0045]另外，在本实施方式的燃料喷射控制中，在由油门操作部件的操作解除(油门操作量ACC= “O”)引起的车辆10的行驶速度和发动机转速NE的减速中，当所述发动机转速NE达到预定的速度范围内时，执行使用于柴油机11的运转的燃料喷射暂时停止的控制(所谓燃料切断控制)。
[0046]而且，在本实施方式的燃料喷射控制中，设定燃料的十六烷值低的区域(低十六烷值区域)和十六烷值高的区域(高十六烷值区域)这两个区域，并且在每个所述区域以不同的执行方式执行燃料喷射控制。例如，与高十六烷值区域的要求喷射时间Tst相比，低十六烷值区域的要求喷射时间Tst设定在超前侧的时间。详细来说，在本实施方式中，预先以各种实验或模拟的结果为基础求得由要求喷射量TAU和发动机转速NE确定的发动机运转状态和与低十六烷值区域匹配的要求喷射时间Tst之间的关系，并将所述关系作为运算映射ML存储到电子控制单元40。当处于低十六烷值区域时，基于要求喷射量TAU和发动机转速NE由运算映射ML算出要求喷射时间Tst。而且，预先以各种实验或模拟的结果为基础求得由要求喷射量TAU和发动机转速NE确定的发动机运转状态和与高十六烷值区域匹配的要求喷射时间Tst之间的关系，并将所述关系作为运算映射MH存储到电子控制单元40。并且，当处于高十六烷值区域时，基于要求喷射量TAU和发动机转速NE由运算映射MH算出要求喷射时间Tst。
[0047]在如此执行来自燃料喷射阀20的燃料喷射的情况下，由于所述燃料喷射阀20的初始个体差异或时效变化等，有时会在其执行时间或喷射量产生误差。所述误差会使柴油机11的输出转矩变化，因此并不优选。因此，在本实施方式中，为了以与柴油机11的运转状态对应的方式恰当地执行来自各燃料喷射阀20的燃料喷射，以由压力传感器41检测出的燃料压力PQ为基础形成燃料喷射率的检测时间波形，并且执行基于该检测时间波形来校正要求喷射时间Tst和要求喷射时间Ttm的校正处理。所述校正处理针对柴油机11的各气缸16分别执行。
[0048]燃料喷射阀20内部的燃料压力以与燃料喷射阀20的开阀相伴地降低并且与此后的该燃料喷射阀20的闭阀相伴地上升的方式，与燃料喷射阀20的开闭动作相伴地变动。因此，通过监视燃料喷射的执行时的燃料喷射阀20内部的燃料压力的变动波形，能够高精度地掌握所述燃料喷射阀20的实际动作特性(例如，实际的燃料喷射量、开阀动作开始的时间、闭阀动作开始的时间等)。因此，通过基于所述燃料喷射阀20的实际动作特性来校正要求喷射时间Tst和要求喷射时间Ttm，能够以与柴油机11的运转状态对应的方式高精度地设定燃料喷射时间和燃料喷射量。
[0049]下面，对所述校正处理详细说明。
[0050]在此，首先对形成燃料喷射的执行时的燃料压力的变动方式(在本实施方式中，为燃料喷射率的检测时间波形)的步骤进行说明。
[0051]图3示出了燃料压力PQ的推移与燃料喷射量的检测时间波形之间的关系。
[0052]如该图3所示，在本实施方式中，分别检测出燃料喷射阀20的开阀动作(详细来说，针阀22向开阀侧的移动)开始的时间(开阀动作开始时间Tos)、燃料喷射率达到最大的时间(最大喷射率到达时间Toe)、燃料喷射率开始下降的时间(喷射率下降开始时间Tcs)、燃料喷射阀20的闭阀动作(详细来说，针阀22向闭阀侧移动)结束的时间(闭阀动作结束时间 Tee)。
[0053]首先，算出燃料喷射阀20的开阀动作刚开始之前的预定期间Tl中的燃料压力PQ的平均值，并且将所述平均值作为基准压力Pbs存储起来。所述基准压力Pbs被作为与闭阀时的燃料喷射阀20内部的燃料压力相当的压力使用。
[0054]接着，将所述基准压力Pbs减去预定压力Pl得到的值作为动作压力Pac(=Pbse-Pl)算出。所述预定压力Pl是在燃料喷射阀20的开阀驱动或者闭阀驱动时与针阀22位于闭阀位置的状态无关的燃料压力PQ变化的量相当的压力，即与对针阀22的移动没有贡献的燃料压力PQ的变化量相当的压力。
[0055]此后，算出在燃料喷射刚开始执行后燃料压力PQ下降的期间的所述燃料压力PQ的基于时间的一阶微分值d(PQ)/dt。接着，求得所述一阶微分值达到最小的点即燃料压力PQ的向下的斜率达到最大的点处的燃料压力PQ的时间波形的切线LI，并且算出该切线LI与所述动作压力Pac的交点A。点AA为使所述交点A向过去后退与燃料压力PQ的下述检测延迟量相应的时间后的时间，将与所述点AA对应的时间确定为开阀动作开始时间Tos。另外，所述检测延迟量是与燃料压力PQ的变化时机相对于燃料喷射阀20的喷嘴室25 (参照图2)的压力变化时机的延迟相当的期间，是由喷嘴室25与压力传感器41的距离等引起的延迟量。
[0056]而且，算出在燃料喷射刚开始执行后燃料压力PQ暂时下降后上升的期间的所述燃料压力PQ的一阶微分值。接着，求得所述一阶微分值达到最大的点即燃料压力PQ的向上的斜率达到最大的点处的燃料压力PQ的时间波形的切线L2，并且算出该切线L2与所述动作压力Pac的交点B。点BB为使所述交点B向过去后退与检测延迟量相应的时间后的时间，将与所述点BB对应的时间确定为闭阀动作结束时间Tee。
[0057]并且，算出切线LI与切线L2的交点C，并且求得所述交点C处的燃料压力PQ与动作压力Pac之差(假定压力降低量Λ P [=Pac-PQ]。而且，算出所述假定压力降低量Λ P与基于要求喷射量TAU设定的增益Gl相乘得到的值作为假定最大燃料喷射率VRt( = APXGD0并且，算出所述假定最大燃料喷射率VRt与基于要求喷射量TAU设定的增益G2相乘得到的值作为最大喷射率Rt (=VRtXG2)。
[0058]然后，算出使所述交点C向过去返回检测延迟量的时间而得到的时间CC，并且确定在该时间CC达到假定最大燃料喷射率VRt的点D。并且，交点E为连接所述点D和开阀动作开始时间Tos (详细来说，在该时间Tos燃料喷射率为[O]的点)的直线L3与所述最大喷射率Rt的交点,将与所述交点E对应的时间确定为最大喷射率到达时间Toe。
[0059]而且，交点F为连接所述点D和闭阀动作结束时间Tce (详细来说，在该时间Tce燃料喷射率为[O]的点)的直线L4与最大喷射率Rt的交点，将与所述交点F对应的时间确定为喷射率下降开始时间Tcs。
[0060]并且，将由开阀动作开始时间Tos、最大喷射率到达时间Toe、喷射率下降开始时间Tcs、闭阀动作结束时间Tce和最大喷射率Rt形成的梯形形状的时间波形作为关于燃料喷射的燃料喷射率的检测时间波形使用。
[0061]接着，参照图4和图5，对基于所述检测时间波形对燃料喷射控制的各种控制目标值进行校正的处理(校正处理)的处理步骤进行详细说明。
[0062]另外，图4是示出上述校正处理的具体的处理步骤的流程图。所述流程图所示的一连串的处理概要地示出校正处理的执行步骤，实际的处理是作为每个预定周期的中断处理由电子控制单元40执行的。而且，图5示出检测时间波形与下述的基本时间波形之间的关系的一例。
[0063]如图4所示，在该校正处理中，首先，如上所述基于燃料压力PQ形成燃料喷射的执行时的检测时间波形(步骤SlOl )。而且，基于油门操作量ACC和发动机转速NE等柴油机11的运转状态，设定关于燃料喷射的执行时的燃料喷射率的时间波形的基本值(基本时间波形)(步骤S102)。在本实施方式中，预先基于实验或模拟的结果求得柴油机11的运转状态和与所述运转状态相应的基本时间波形之间的关系并存储到电子控制单元40。在步骤S102的处理中，基于各个时刻的柴油机11的运转状态来根据所述关系设定基本时间波形。
[0064]如图5所示，作为上述基本时间波形(单点划线)，设定由开阀动作开始时间Tosb、最大喷射率到达时间Toeb、喷射率下降开始时间Tcsb、闭阀动作结束时间Tceb、最大喷射率规定的梯形的时间波形。[0065]然后，比较所述基本时间波形和所述检测时间波形(实线)，并且基于所述比较结果分别算出用于校正燃料喷射的开始时间的控制目标值(所述要求喷射时间Tst)的校正项Kl和用于校正所述燃料喷射的执行时间的控制目标值(要求喷射时间Ttm)的校正项K2。具体来说，算出基本时间波形的开阀动作开始时间Tosb与检测时间波形的开阀动作开始时间Tos之差ATos (=Tosb-Tos),并且将所述差Λ Tos作为校正项Kl存储(图4的步骤S103)。而且，算出基本时间波形的喷射率下降开始时间Tcsb (图5)与检测时间波形的喷射率下降开始时间Tcs之差ATcs (=Tcsb-Tcs),并且将所述差Λ Tcs作为校正项Κ2存储(图4的步骤S104)。
[0066]在如此算出各校正项Κ1、Κ2后，暂时结束本处理。
[0067]在执行燃料喷射控制时，将对要求喷射时间Tst以校正项Kl校正而得到的值(在本实施方式中，是将要求喷射时间Tst加上校正项Kl得到的值)作为最终的要求喷射时间Tst算出。通过如此算出要求喷射时间Tst，将基本时间波形的开阀动作开始时间Tosb与检测时间波形的开阀动作开始时间Tos之间的偏差抑制得小，因此能够以与柴油机11的运转状态对应的方式高精度地设定燃料喷射的开始时间。
[0068]而且，将对要求喷射时间Ttm以所述校正项K2校正而得到的值(在本实施方式中，是将要求喷射时间Ttm加上校正项K2得到的值)作为最终的要求喷射时间Ttm算出。通过如此算出要求喷射时间Ttm，将基本时间波形的喷射率下降开始时间Tcsb与检测时间波形的喷射率下降开始时间Tcs之间的偏差抑制得小，因此能够在燃料喷射中以与柴油机11的运转状态对应的方式高精度地设定燃料喷射率开始降低的时间。
[0069]这样，在本实施方式中，基于燃料喷射阀20的实际动作特性(详细来说，检测时间波形)和预先确定的基本动作特性(详细来说，基本时间波形)之差校正要求喷射时间Tst和要求喷射时间Ttm，因此抑制了燃料喷射阀20的实际动作特性和基本动作特性(具有标准的特性的燃料喷射阀的动作特性)之间的偏差。因此，来自各燃料喷射阀20的燃料喷射的喷射时间和喷射量分别被以与柴油机11的运转状态相匹配的方式恰当设定。
[0070]在本实施方式的十六烷值推定装置中，执行对供柴油机11中的燃烧的燃料的十六烷值进行推定的控制(推定控制)。下面，说明该推定控制的概要。
[0071]在该推定控制中，设定执行条件，所述执行条件包括执行所述燃料切断控制的条件(后述的[条件I])。并且，在所述执行条件成立时，以预先确定的少量的预定量FQ (例如，数立方毫米)执行对柴油机11的燃料喷射，并且检测与所述燃料喷射的执行相伴产生的柴油机11的输出转矩的指标值(后述的旋转变动量Σ ΛΝΕ)，基于该旋转变动量Σ ΛΝΕ来推定燃料的十六烷值。另外，作为所述旋转变动量Σ ΛΝΕ，在柴油机11中越是产生大的输出转矩时所检测出的值越大。
[0072]供给到柴油机11的燃料的十六烷值越高，则燃料越是容易点火且所述燃料的燃烧剩余物越少，因此与燃料的燃烧相伴产生的发动机转矩越大。在本实施方式的推定控制中，以所述燃料的十六烷值与柴油机11的输出转矩之间的关系为基础推定所述燃料的十六烷值。
[0073]在此，即使是在以同一驱动方式对同一燃料喷射阀20进行开阀驱动的情况下，从燃料喷射阀20喷射出的燃料的量也不是相同的量。所述燃料喷射量产生偏差的原因可以列举出:例如用于向燃料喷射阀20供给高压的燃料的燃料供给路径(具体来说，图1所示的分支通路31a、供给通路31b、共轨34)内产生的燃料压力的变动；或者，燃料喷射阀20的实际的动作方式的偏差等。这样的燃料喷射量的偏差会使与预定量FQ的燃料喷射相伴产生的发动机转矩(详细来说，旋转变动量Σ △ NE)产生偏差，因此会成为在上述推定控制的执行时使燃料的十六烷值的推定精度降低的原因。
[0074]详细来说，在目标燃料喷射量(在本实施方式中为预定量FQ)与实际的燃料喷射量一致的情况下，例如旋转变动量Σ ΔΝΕ与燃料的十六烷值之间的关系成为图6中实线所示的关系。在该图中所示的具体例子中，在实际的燃料的十六烷值为“Sr”的状况下，作为旋转变动量Σ Λ NE检测出“Nr”。在该情况下，作为旋转变动量Σ Λ NE检测出与实际的燃料的十六烷值匹配的值。
[0075]相对于此，当实际的燃料喷射量比目标燃料喷射量多时，柴油机11的输出转矩相应地增大，因此，如图6中以单点划线所示地，作为旋转变动量Σ ΛΝΕ算出较大的值。在该图中示出的具体例子中，与由于实际的燃料的十六烷值为“Sr”因此作为旋转变动量Σ Λ NE应检测出“Nr”的状况无关地，作为旋转变动量Σ ΛΝΕ，检测出的是与比实际的十六烷值“Sr”高的十六烷值“Swu”匹配的值“Nmi”。
[0076]另一方面，当实际的燃料喷射量比目标燃料喷射量少时，柴油机11的输出转矩相应地减小，因此，如图6中以双点划线所示地，作为旋转变动量Σ ΛΝΕ算出较小的值。在该图中示出的具体例子中，与由于实际的燃料的十六烷值为“Sr”因此作为旋转变动量Σ Λ NE应检测出“Nr”的状况无关地，作为旋转变动量Σ Λ NE，检测出的是与比实际的十六烷值“Sr”低的十六烷值“Swd”匹配的值“Nwd”。
[0077]因此，当在燃料的十六烷值的推定时目标燃料喷射量与实际的燃料喷射量之差、即喷射量误差增大时，与预定量FQ的燃料喷射相伴产生的发动机转矩的误差也增大，因此即使基于此时的发动机转矩的指标值(旋转变动量Σ △ NE)推定燃料的十六烷值，其推定精度也会降低。
[0078]另外，在本实施方式中，在用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射中喷射少量(上述预定量FQ)的燃料。在如此要求的燃料喷射量少的状况下，由于产生喷射量误差的情况下发动机转矩的变化的程度容易变大，因此可以说也容易导致基于旋转变动量Σ ΔΝΕ的燃料的十六烷值的推定的精度降低。
[0079]基于这样的实际情况，在本实施方式中，在燃料的十六烷值的推定时，首先检测实际的燃料喷射量RQ。另外，实际的燃料喷射量RQ可以基于图3所说明的所述检测时间波形来高精度地检测。并且，当实际的燃料喷射量RQ与目标燃料喷射量(所述预定量FQ)之差在判定值J以上时，即在燃料的十六烷值的推定精度降低的可能性高时，禁止执行十六烷值的推定。
[0080]因此，能够仅限于在可以高精度执行向柴油机11供给的燃料的十六烷值的推定的状况下来执行所述推定。因此，能够减少以低精度执行燃料的十六烷值的推定的机会，能够高精度地执行十六烷值的推定。
[0081]下面，对推定控制涉及的处理(推定控制处理)的执行步骤详细进行说明。
[0082]图7是示出所述推定控制处理的具体的执行步骤的流程图。另外，所述流程图所示的一连串的处理概要地示出推定控制处理的执行步骤，实际的处理是作为每个预定周期的中断处理由电子控制单元40执行的。[0083]如图7所示，在该处理中，首先，判断执行条件是否成立(步骤S201 )。在此，在下面的[条件I]-[条件3]全部满足的情况下判断为执行条件成立。
[0084][条件I]所述燃料切断控制正在执行。
[0085][条件2]离合机构13处于将曲轴12与手动变速器14的连接解除的动作状态。具体来说，正在操作离合器操作部件。
[0086][条件3]校正处理正在被恰当地执行。具体来说，在校正处理中算出的各校正项K1、K2未达到上限值或下限值。
[0087]在上述执行条件未成立的情况下(步骤S201 否”)，不执行下面的步骤S202-S210，本处理暂时结束。
[0088]然后，重复执行本处理，当所述执行条件成立时(步骤S201 是”)，开始执行推定燃料的十六烷值的处理。
[0089]具体来说，首先，基于发动机转速NE由运算映射MA设定目标喷射时间TQst (步骤S202 )。另外，即使是在燃料的十六烷值和燃料喷射量相同的状况下执行了用于推定十六烷值的燃料喷射的情况下，在燃料的喷射时间越是靠滞后侧的时间时、发动机转速NE越高时，则所述旋转变动量Σ △ NE越小。其原因被认为是:在喷射时间越是靠滞后侧的时间时、发动机转速NE越高时，则在气缸16内的温度和压力变低的状况下燃料的一部分燃烧且所述燃料的燃烧剩余物越多。因此可以说，通过根据发动机转速NE设定喷射时间，能够以旋转变动量Σ △ NE的偏差的方式执行用于推定十六烷值的燃料喷射。基于这一点，在本实施方式中，基于发动机转速NE设定喷射时间。详细来说，将能够对由发动机转速NE的不同引起的旋转变动量Σ ΛΝΕ的偏差 进行抑制的喷射时间设定作为目标喷射时间TQst。例如，发动机转速NE越高，则将喷射时间设定为越靠滞后侧的时间。在本实施方式中，预先基于各种实验或模拟的结果求得所述目标喷射时间TQst和发动机转速NE之间的关系，并且所述关系被存储在所述运算映射MA。
[0090]然后，通过按照图4和图5所述的校正处理算出的校正项K1、K2来校正上述目标喷射时间TQst和预先确定的燃料喷射时间的控制目标值(目标喷射时间TQtm)(步骤S203)。详细来说，将校正项Kl与目标喷射时间TQst相加得到的值设定作为新的目标喷射时间TQst，并且将校正项K2与目标喷射时间TQtm相加得到的值设定作为新的目标喷射时间 TQtm。
[0091]并且，执行基于目标喷射时间TQst和目标喷射时间TQtm的燃料喷射阀20的驱动控制，执行来自所述燃料喷射阀20的燃料喷射(步骤S204)。通过这样的燃料喷射阀20的驱动控制，在抑制旋转变动量Σ ΛΝΕ的偏差的时机从燃料喷射阀20喷射预定量FQ的燃料。另外，在本实施方式中，步骤S204的处理中的燃料喷射是使用多个燃料喷射阀20中预先确定的燃料喷射阀20 (在本实施方式中为在气缸16[#1]安装的燃料喷射阀20)执行的。而且，在本处理中使用的校正项K1、K2也同样采用的是与燃料喷射阀20中预先确定的燃料喷射阀20 (在本实施方式中为在气缸16[#1]安装的燃料喷射阀20)对应地算出的值。
[0092]然后，如图3所示地形成燃料喷射阀20的开阀驱动时的检测时间波形，并且基于所述检测时间波形如图5所示地算出实际的燃料喷射量RQ (步骤S205)。在此，将与由燃料喷射率(参照图5)为“O”的线和检测时间波形包围起来的部分的面积相当的值算出作为实际的燃料喷射量RQ。[0093]接着，判断实际的燃料喷射量RQ与预定量FQ之差Λ Q (详细来说，为[RQ-FQ]的绝对值)是否在判定值J以上(步骤S206)。作为该判定值J，预先以各种实验或模拟的结果为基础求出能够恰当地判断是否处于燃料的十六烷值的推定精度维持得较高的状况的值(例如，预定值FQ的几分之一)，并将所述值存储在电子控制单元40。
[0094]在所述差Λ Q低于判定值J的情况下(步骤S206:“否”)，作为燃料的十六烷值的推定精度维持得较高的状况，执行推定燃料的十六烷值的处理。
[0095]即，首先，作为与上述预定量FQ的燃料喷射相伴产生的柴油机11的输出转矩的指标值，检测出所述旋转变动量Σ ΔΝΕ并存储起来(步骤S207)。该旋转变动量Σ ΔΝΕ的检测具体来说如下进行。如图8所示，在本实施方式涉及的装置中，每隔预定时间检测出发动机转速NE，并且每次检测时算出所述发动机转速NE与多次之前(在本实施方式中，为三次之前)检测出的发动机转速NEi之差ΔΝΕ (=NE-NEi)。接着，算出与上述燃料喷射的执行相伴的所述差ΛΝΕ的变化量的积分值(与图8中以斜线所示的部分的面积相当的值)，并且将该积分值作为上述旋转变动量Σ △ NE存储起来。另外，为了使旋转变动量ΣΔΝΕ的计算方法容易理解而将图8所示的发动机转速NE和差ΛΝΕ的推移简化示出，因此与实际的推移有些不同。
[0096]在这样检测出旋转变动量Σ Δ NE后，判断所述旋转变动量Σ Δ NE是否低于预定值P (图7的步骤S208)。接着，在旋转变动量Σ ΔΝΕ低于预定值P的情况下(步骤S208:“是”)，在判断为此时的燃料的十六烷值在低十六烷值区域后(步骤S209)，本处理暂时结束。接着，在以后，以与低十六烷值的燃料匹配的方式执行用于柴油机11的运转的燃料喷射控制。即，所述要求喷射时间Tst是基于要求喷射量TAU和发动机转速NE由运算映射ML算出的。
[0097]另一方面，在旋转变动量Σ Δ NE在预定值P以上的情况下(步骤S208 否”)，在判断为此时的燃料的十六烷值在高十六烷值区域后(步骤S210)，暂时结束本处理。接着，在该情况下，在以后，以与高十六烷值的燃料匹配的方式执行用于柴油机11的运转的燃料喷射控制。即，所述要求喷射时间Tst是基于要求喷射量TAU和发动机转速NE由运算映射MH算出的。
[0098]并且，在实际的燃料喷射量RQ与预定量FQ之差Δ Q在判定值J以上的情况下(步骤S206 是”)，认为燃料的十六烷值的推定精度降低的可能性高，禁止执行推定燃料的十六烷值的处理(跳过步骤S207-步骤S210的处理)。
[0099]如以上说明的，根据本实施方式，能够得到以下所述的效果。
[0100](1)在预定量FQ与实际的燃料喷射量RQ之差Δ Q在判定值J以上时禁止执行燃料的十六烷值的推定。因此，能够使以低推定精度执行燃料的十六烷值的推定的机会减少，能够高精度地执行十六烷值的推定。
[0101](2)由于设有检测燃料喷射阀20的内部的燃料压力PQ的压力传感器41，因此通过监视由所述压力传感器41检测出的燃料压力的变动方式，能够高精度地检测出实际的燃料喷射量RQ。
[0102](3)将压力传感器41 一体地安装于燃料喷射阀20。因此，与例如检测共轨34内的燃料压力等远离燃料喷射阀20的位置的燃料压力的装置相比，能够检测靠近燃料喷射阀20的喷射孔23的部位的燃料压力，能够高精度地检测与燃料喷射阀20的开阀相伴的所述燃料喷射阀20的内部的燃料压力的变化。
[0103](第二实施方式)
[0104]下面，对将本发明具体化了的第二实施方式涉及的十六烷值推定装置，以其与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
[0105]本实施方式的十六烷值推定装置的结构与之前的第一实施方式的十六烷值推定装置的结构相同，因此省略其详细的说明。
[0106]本实施方式的十六烷值推定装置与第一实施方式的十六烷值推定装置在推定控制的执行方式上不同。
[0107]具体来说，在第一实施方式的推定控制中，在实际的燃料喷射量RQ与预定量FQ之差Λ Q在判定值J以上的情况下(图7的步骤S206 是”)，认为燃料的十六烷值的推定精度降低的可能性高，禁止执行推定燃料的十六烷值的处理(跳过步骤S207-S210的处理)。
[0108]与此相对地， 在本实施方式的推定控制中，如图9所示，在实际的燃料喷射量RQ与预定量FQ之差Λ Q在判定值J以上的情况下(步骤S206 是”)，判断从上次执行燃料的十六烷值的推定时起是否经过了预定时间以上(步骤S301)。
[0109]并且，在上次执行燃料的十六烷值推定后的经过时间不足预定时间的情况下(步骤S301 否”)，与第一实施方式同样地，禁止执行推定燃料的十六烷值的处理(跳过步骤S207-S210的处理)。
[0110]另一方面，在上次执行燃料的十六烷值推定后的经过时间在预定时间以上的情况下(步骤S301 是”)，执行推定燃料的十六烷值的处理(步骤S207-S210)。
[0111]不过，在该情况下，在执行步骤S207-S210的处理之前，执行基于实际的燃料喷射量RQ减去预定量RQ得到的值(RQ-FQ)对所述预定值P进行校正的处理(步骤S302)。具体来说，基于所述值(RQ-FQ)由运算映射MP算出校正值KP，并且将所述校正值KP加上预定值P得到的值(Ρ+ΚΡ)作为新的预定值P存储起来。另外，在本实施方式中，预先基于各种实验或模拟的结果求出能够高精度地推定燃料的十六烷值的所述值(RQ-FQ)与校正值KP之间的关系，将所述关系作为上述运算映射MP存储到电子控制单元40。在该步骤S302的处理中，所述值(RQ-FQ)越是较大的值则将预定值P校正为越大的值，即校正为相当于高十六烷值的值。并且，使用如此校正过的预定值P执行推定燃料的十六烷值的处理(步骤S207-S210)。
[0112]通过如此执行燃料的十六烷值的推定，尽管此时喷射量误差变大，但是能够以与基于喷射量误差的旋转变动量Σ ΔΝΕ的偏差量(参照图6中的空心箭头)对应的方式校正预定值P。因此，能够基于所述预定值P高精度地推定供给到柴油机11的燃料的十六烷值处于低十六烷值区域和高十六烷值区域中的哪一个区域。
[0113]这样，在本实施方式涉及的推定控制中，当目标燃料喷射量(预定量FQ)与实际的燃料喷射量RQ之差△ Q在判定值J以上时，即由于喷射量误差大而燃料的十六烷值的推定精度降低的可能性较高时，对供给到柴油机11的燃料的十六烷值进行推定的处理的执行受到限制。因此，能够将以低精度执行燃料的十六烷值的推定所产生的影响抑制得较小，能够高精度地推定燃料的十六烷值。而且，即使是在喷射量误差大时，能够以上次执行燃料的十六烷值推定后的经过时间较长为条件执行燃料的十六烷值的推定，因此能够抑制十六烷值的推定的执行频率过低的情况。[0114](其他实施方式)
[0115]另外，在上述各实施方式中，也可以如下变更实施。
[0116]?在第一实施方式中，在预定量FQ与实际的燃料喷射量RQ之差Λ Q在判定值J以上时，禁止执行燃料的十六烷值的推定，不过也可以取代该方式，而限制所述执行。具体来说，取代仅基于各个时刻的旋转变动量Σ △ NE推定燃料的十六烷值的方式，例如通过关系式[上次值+ (本次值-上次值)ΧΝ，其中(0〈Ν〈1)]等算出旋转变动量Σ ΛΝΕ的渐变值，并且基于所述渐变值推定燃料的十六烷值。并且，在上述差AQ在判定值J以上时，将上述关系式中的“N”变更为较小的值等，使反映到在各个时刻检测出的旋转变动量Σ ΔΝΕ的渐变值的程度减小。
[0117].在第二实施方式的推定控制处理的步骤S301的处理中，也可以判断禁止燃料的十六烷值的推定的次数(在步骤S206的处理中判断为““是””的次数)是否在预定次数以上。而且，也可以判断在上次执行燃料的十六烷值推定后柴油机11的运转时间是否在预定时间以上，或者判断上次执行燃料的十六烷值推定后车辆10的行驶距离是否在预定值以上。另外，也可以判断上次执行燃料的十六烷值推定后燃料喷射量(或者吸入空气量)的总和是否在预定量以上。
[0118]?在第二实施方式中，也可以取代基于实际的燃料喷射量RQ减去预定量FQ得到的值来校正预定值P的方式，而基于所述值校正旋转变动量Σ Λ NE。根据这样的结构，当喷射量误差变大时，能够以与基于喷射量误差的旋转变动量Σ ΛΝΕ的偏差量(参照图6中的空心箭头)对应的方式校正所述旋转变动量Σ Λ NE。因此，能够基于所述旋转变动量Σ ΛΝΕ高精度地推定供给到柴油机11的燃料的十六烷值处于低十六烷值区域和高十六烷值区域中的哪一个区域。
[0119].在各实施方式涉及的推定控制处理中，恰当地抑制由燃料喷射阀20的初始个体差异或时效变化等引起的燃料 喷射时间或燃料喷射量的误差的话，也可以省略利用校正项Κ1、Κ2对目标喷射时间TQst和目标喷射时间TQtm进行校正的处理(步骤S203)。
[0120].在各实施方式涉及的推定控制处理的步骤S206的处理中，也可以取代判断实际的燃料喷射量RQ与预定量FQ之差AQ是否在判定值J以上的方式，而判断实际的燃料喷射量RQ与预定值FQ之比([RQ/FQ]或者[FQ/RQ])是否超出包括“1.0”的预定范围。总之，只要是能够判断实际的燃料喷射量RQ与预定量FQ之差大到可能导致十六烷值的推定精度过度降低的程度的条件，都可以作为在步骤S206的处理中进行判断的条件而采用。
[0121].对于基于旋转变动量Σ ΛΝΕ判断实际的燃料的十六烷值属于由燃料的十六烷值区分开的三个以上的区域中的哪一个区域的装置，各实施方式涉及的十六烷值推定装置也能够在适当改变其结构的基础上应用于所述装置。
[0122].不限于基于旋转变动量Σ ΛΝΕ判断实际的燃料的十六烷值属于低十六烷值区域和高十六烷值区域中的哪一个区域的装置，第一实施方式涉及的十六烷值推定装置也能够在适当改变其结构的基础上应用于基于旋转变动量Σ △ NE推定燃料的十六烷值本身的
>J-U ρ?α装直。
[0123].作为与通过推定控制处理推定的燃料的十六烷值对应地执行的发动机控制，也可以取代采用用于柴油机11的运转的燃料喷射控制，而执行EGR控制或引燃喷射控制等，或者与所述燃料喷射控制一起执行EGR控制或引燃喷射控制等。总之，只要是使燃料的燃烧状态改变的发动机控制，都能采用作为与所述燃料的十六烷值对应地执行的发动机控制。
[0124].如果应用于例如在以发动机转速NE处于受限的狭窄范围内为条件执行推定燃料的十六烷值的处理的装置等、将由发动机转速NE的不同引起的旋转变动量Σ ΔΝΕ的偏差抑制得较小的装置的话，也可以省略基于发动机转速NE设定目标喷射时间TQst的处理(步骤 S202)。
[0125]?也可以将旋转变动量Σ ΛΝΕ以外的值作为柴油机11的输出转矩的指标值算出。例如，可以在推定控制的执行中分别检测出燃料喷射的执行时的发动机转速NE和刚执行所述燃料喷射之前的发动机转速NE并算出所述速度之差，将所述差作为上述指标值采用。
[0126]?对于压力传感器41的安装方式，只要能够恰当地检测出作为燃料喷射阀20的内部(详细来说，喷嘴室25内)的燃料压力的指标的压力、换言之是随所述燃料压力的变化而变化的燃料压力，则并不限于所述压力传感器41直接安装于燃料喷射阀20的方式，可以任意变更。具体来说，也可以将压力传感器安装于分支通路31a或共轨34。
[0127]?也可以取代由压电执行器29驱动的类型的燃料喷射阀20，而采用由例如具备电磁线圈等的电磁致动器驱动的类型的燃料喷射阀。
[0128].所述实施方式涉及的十六烷值推定装置不限于搭载有离合机构13和手动变速器14的车辆10，也可以应用 于搭载有变矩器和自动变速器的车辆。在这样的车辆中，例如可以在满足[条件I]和[条件3]时执行用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射。另外，在采用内置锁止离合器作为变矩器的车辆中，新设定锁止离合器不处于卡合状态作为[条件4]，并且将满足所述[条件4]作为条件执行用于燃料的十六烷值的推定的燃料喷射即可。
[0129].并不限于具有四个气缸的柴油机，对于单气缸的柴油机、具有两个气缸的柴油机、具有三个气缸的柴油机、或者具有五个以上气缸的柴油机，都能应用本发明。
[0130]标号说明
[0131]10:车辆；11:柴油机；12:曲轴；13:离合机构；14:手动变速器；15:车辆；16:气缸；17:进气通路；18:活塞；19:排气通路；20:燃料喷射阀；21:壳体；22:针阀；23:喷射孔；24:弹簧；25喷嘴室；26:压力室；27:导入通路；28:连通路径；29:压电执行器；29a:阀芯；30:排出路径；31a:分支通路；31b:供给通路；32:燃料箱；33:燃料泵；34:共轨；35:返回通路；40:电子控制单元；41:压力传感器；42:曲轴传感器；43:油门传感器；44:车速传感器；45:离合器开关。
【权利要求】
1.一种十六烷值推定装置，其特征在于， 具备: 推定部，所述推定部通过基于目标燃料喷射量的燃料喷射阀的驱动控制来执行用于推定向柴油机供给的燃料的十六烷值的燃料喷射，并且检测出与所述燃料喷射的执行相伴产生的所述柴油机的输出转矩的指标值，基于检测出的所述指标值来推定燃料的十六烷值； 检测部，所述检测部检测来自所述燃料喷射阀的实际的燃料喷射量；以及 执行限制部，所述执行限制部在所述目标燃料喷射量与所述实际的燃料喷射量之差为判定值以上时限制所述推定部执行所述十六烷值的推定。
2.根据权利要求1所述的十六烷值推定装置，其特征在于， 所述执行限制部禁止所述推定部执行所述十六烷值的推定。
3.根据权利要求1或2所述的十六烷值推定装置，其特征在于， 所述检测部具有压力传感器，所述压力传感器检测作为所述燃料喷射阀的内部的燃料压力的指标的燃料压力，所述检测部基于由所述压力传感器检测出的燃料压力的变动方式来检测所述实际的燃料喷射量。
4.根据权利要求3所述的十六烷值推定装置，其特征在于， 所述压力传感器安装于所述燃料喷射阀。
5.根据权利要求1?4的任意一项所述的十六烷值推定装置，其特征在于， 所述推定部以已停止执行用于所述柴油机的运转的燃料喷射为条件来执行所述十六烷值的推定。
【文档编号】F02D45/00GK103459813SQ201180069591
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年3月29日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】土山牧男, 伊藤嘉康, 宫浦猛 申请人:丰田自动车株式会社