优化多次喷射的燃料喷射控制装置制造方法
【专利摘要】一种用于控制内燃机的多次喷射的装置，包括：获取单元，其获取表示燃料压力变化的多次喷射波形：存储模型曲线的存储单元，当在多次喷射期间进行先前喷射而未进行对象喷射时确定该模型曲线；提取单元，其提取对象喷射的压力波形作为对象波形；第一计算单元，其基于在对象波形中在未进行喷射时的燃料压力来计算参考爪力：以及第二计算单元，其基于第二参数和在对象波形中的第一参数来计算对象喷射的最大喷射率，该第一参数表示燃料压力响应于正进行的对象喷射而从参考压力下降的程度，该第二参数反映了在正进行对象喷射时的模型曲线的燃料压力。
【专利说明】优化多次喷射的燃料喷射控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本公开内容涉及一种用于安装在车辆上的内燃机的燃料喷射控制装置。
【背景技术】
[0002]燃料喷射控制装置经由燃料喷射阀控制到内燃机的燃料喷射。具体来说，燃料喷射控制装置基于响应于来自燃料喷射阀的燃料喷射而发生的燃料压力的变化，确定受控制的喷射事件(即，对象喷射)的喷射状态并控制燃料喷射阀。
[0003]为了精确控制内燃机的输出转矩和发射状态，重要的是要精确地控制燃料喷射事件的喷射状态，例如从燃料喷射阀喷射的燃料的喷射量、喷射开始时间等。关于该控制操作，JP-A-2010-3004公开了以下控制操作。
[0004]在控制操作中，燃料压力传感器检测响应于在燃料供应路径内的喷射事件而发生的燃料压力的变化，该燃料供应路径延伸到燃料喷射阀的喷嘴。结果，检测到实际喷射事件的喷射率波形(喷射状态)。基于喷射率波形来设定后续喷射事件的喷射命令信号。喷射状态从而被精确地控制到期望的状态。
[0005]当进行多次喷射(其中在每单个燃烧循环进行多次燃料喷射事件)时，必须考虑以下内容。换句话说，在多次喷射期间由燃料压力传感器所检测的压力波形(多次喷射检测波形)中，由于在对象喷射之前的喷射事件所产生的剩余波形分量与压力波形重叠。
[0006]因此，在JP-A-2010-3004中，预先存储模型曲线作为数学公式，该模型曲线表示了在先前喷射事件作为单个事件被执行时的压力波形。从上述多次喷射检测的波形中减去该模型曲线。因此，归因于对象喷射的压力波形(对象波形)可被提取。随后基于所提取的对象波形来检测实际的喷射状态。
[0007]然而，通过与由本发明的发明人所实施的前述内容相关的各种实验，发明人发现偏差发生在基于对象波形计算的最大喷射率与实际最大喷射率之间。换句话说，因为对象波形会参照模型曲线来表示相对的压力变化，因此消除了与对象波形相分离的模型曲线对最大喷射率的影响。
【发明内容】
[0008]本公开内容的实施例提供了一种燃料喷射控制装置，其能够高精确度地计算对象喷射的最大喷射率，该对象喷射是在多次喷射期间的仟意一秒以及随后的喷射事件。
[0009]本公开内容是一种应用于燃料喷射系统的用于控制燃料喷射的装置，所述燃料喷射系统包括燃料喷射阀和燃料压力传感器，所逑燃料喷射阀从、喷嘴喷射将在内燃机中燃烧的燃料，所述燃料压力传感器检测在延伸至所述喷嘴的燃料供应路径内的燃料压力。所述装置能够控制燃料喷射以进行多次喷射，其中，燃料在所述内燃机的单个燃烧循环期间被喷射多次，所述多次喷射包括受控制的对象喷射和在所述对象喷射之前的先前喷射。
[0010]所述装置包括:获取模块，其用于获取多次喷射波形，所述多次喷射波形是表示当正进行所述多次喷射时由所述燃料压力传感器检测的燃料爪力的变化的压力波形；存储模块，其用于存储模型曲线(Wm)，所述模型曲线用作在所述多次喷射期间进行所述先前喷射而未进行所述对象喷射时所确定的所述压力波形的模型；提取模块，其用于从所述多次喷射波形中减去所述模型曲线并提取由于所述对象喷射而导致的压力波形来作为对象波形(Wt);第一计算模块，其用于基于在所述对象波形中在未进行由燃料喷射阀的喷射时的燃料压力来计算参考压力(Pbase);以及第二计算模块，其用于基于第二参数(APdif)和在所述对象波形中的第一参数(ΛΡΥ和ΛΡ)来计算所述对象喷射的最大喷射率(Rmax)，所述第一参数表示燃料压力响应于正进行的所述对象喷射而从所述参考压力减小的程度，所述第二参数反映在正进行所述对象喷射时的所述模型曲线的燃料压力。
[0011]根据上述配置，在由燃料喷射阀进行燃料喷射时，燃料压力传感器检测在延伸到喷嘴的燃料供应路径内的燃料压力。当进行多次喷射时，获取表示由燃料压力传感器检测的燃料压力变化的压力波形，来作为多次喷射检测的波形。
[0012]存储模块存储模型曲线，该模型曲线用作在多次喷射期间的任意一秒以及随后的喷射事件为对象喷射的情况下，当进行在对象唢射之前的喷射事件而没有进行对象喷射时的压力波形的模型。该模型曲线随后从多次喷射检测的波形中减去。因此，由于对象喷射而导致的压力波形作为对象波形而被提取。此外，基于在对象波形中的在未进行由燃料喷射阀的喷射时的燃料压力来计算参考压力。
[0013]基于第一参数和第二参数来计算对象喷射的最大喷射率，所述第一参数表示在所述对象波形中的燃料压力响应于正进行的对象喷射而从参考压力减小的程度，所述第二参数反映在正进行所述对象喷射时的所述模型曲线的燃料压力。这甲，第一参数与对象喷射的最大喷射率是强烈相关的。此外，第二参数反映了与对象波形相分离的模型曲线对最大喷射率差的影响因此，除丁与对象喷射的最大喷射率强烈相关的第一参数之外，还基于反映了模型曲线对最大喷射率的影响的第二参数来计算最大喷射率。因此.当基于对象波形来计算对象喷射的最大喷射率时，可高精确度地计算最大喷射率。
[0014]此外，本公开内容是一种应用于燃料喷射系统的用于控制燃料喷射的装置，所述燃料喷射系统包括燃料喷射阀和燃料压力传感器，所述燃料喷射阀从喷嘴喷射将在内燃机中燃烧的燃料，燃料压力传感器检测在延伸至所述喷嘴的燃料供应路径内的燃料压力。所述装置能够控制燃料喷射以进行多次喷射，其中，燃料在所述内燃机的单个燃烧循环期间被喷射多次，所述多次喷射包括受控制的对象喷射和在所述对象喷射之前的先前喷射。
[0015]所述装置包括:获取模块，其用于获取多次喷射波形，所述多次喷射波形是表示在正进行所述多次喷射时由所述燃料压力传感器检测的燃料压力的变化的压力波形；存储模块，其用于存储模型曲线(Wm)，所述模型曲线用作在所述多次喷射期间进行所述先前喷射而未进行所述对象喷射时所确定的所述压力波形的模型；提取模块，其用于从所述多次喷射波形中减去所述模型曲线并提取由于所述对象喷射而导致的压力波形来作为对象波形(Wt);计算模块，其用于基于第一参数(Pi和Pc)和第二参数(APdif)来计算所述对象喷射的最大喷射率，所述第一参数是在所述多次喷射波形中在未进行所述燃料喷射阀的喷射时的燃料压力，所述第二参数反映在正进行所述对象喷射时的所述模型曲线的燃料压力。
[0016]根据上述配置，基于第一参数和第二参数来计算对象喷射的最大喷射率，该第一参数是在多次喷射检测的波形中在未进行所述燃料喷射阀的喷射时的燃料压力，所述第二参数反映了在进行所述对象喷射时的所述模型曲线的燃料压力。这里，第一参数与对象喷射的最大喷射率是强烈相关的。此外，第二参数反映了与对象波形相分离的模型曲线对最大喷射率的影响。因此，除了与对象喷射的最大喷射率强烈相关的第一参数之外，还基于反映模型曲线对最大喷射率的影响的第二参数来计算最大喷射率。因此，可高精确度地计算对象喷射的最大喷射率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]在附图中:
[0018]图1是应用燃料喷射控制装置的燃料喷射系统的总示意图；
[0019]图2A，2B和2C为示小与喷射命令信号相对应的喷射率和燃料压力变化的时序图；
[0020]图3是说明在由图1的ECU所提供的功能当中的功能(例如，为燃料喷射阀设定喷射命令信号)的框图；
[0021]图4是用于计算喷射率参数的处理操作的流程图；
[0022]图5A、5B和5C是示出喷射燃料压力波形、非喷射燃料压力波形、以及喷射波形的时序图；
[0023]图6是示出在从先前喷射事件到对象喷射的喷射间隔与实际喷射量之间的关系的视图；
[0024]图7A、7B和7C是示出实际喷射率、多次喷射检测的波形、以及对象波形的时序图；
[0025]图8A、8B和8C是示出喷射命令信号、多次喷射检测的波形，以及对象波形的时序图；以及
[0026]图9A、9B和9C为示出模型压力差的变形示例的时序图。
【具体实施方式】
[0027]下文将参照附图来描述指定燃料喷射控制装置的实施例。根据本实施例的燃料喷射控制装置被安装在车辆的发动机(内燃机)中。假定发动机是将高压燃料喷射到多个汽缸#1到M中并通过压缩点火来燃烧燃料的柴油发动机。
[0028]图1是示出燃料喷射阀10、燃料压力传感揣20、电子控制单元(E⑶)30等的示意图。燃料喷射阀10安装在发动机的每个汽缸#1到#4中。燃料压力传感器20安装在每个燃料喷射阀10中。ECU30安装在车辆中。
[0029]首先，将描述包括燃料喷射阀10的发动机的燃料喷射系统。燃料箱40内的燃料通过燃料泵41被泵送到共轨42 (累加器)并被累积。燃料随后被划分并供应到每一汽缸的燃料喷射阀10 (#1到#4)。多个燃料喷射阀10 (#1到#4)以预先设定的顺序相继进行燃料喷射。
[0030]柱塞泵用作燃料泵41。因此，将燃料与柱塞的往复运动同步地泵送，以发动机输出作为驱动源由曲轴来驱动燃料泵41。因此，在单个燃烧循环期间将燃料从燃料泵41泵送了设定的次数。
[0031]燃料喷射阀10被配置为包括如下文所述的主体11、针形阀构件12、致动器13等。高压路径Ila形成在主体11内。喷射燃料的喷嘴Ilb也形成在主体11内。阀构件12容纳在主体11内，并开启和关闭喷嘴lib。
[0032]将背压施加到阀构件12的背压室Ilc形成在主体11内。将高压路径I Ia和低压路径Ild连接到背压室11c。高压路径11、低压路径Ild和背压室Ilc之间的连通状态由控制阀14来切换。当诸如电磁线圈或压电元件的致动器13被通电且控制阀14被操作(例如，图1中向下按压)时，背压室11与低压路径Ild连通。背压室Ilc内的燃料压力从而减小。因此，减小了施加到阀构件12的背压，并将阀构件12向上提升(阀开启操作)。阀构件12的板形表面12a随后移动远离主体11的板形表面lie，并从喷嘴Ilb喷射燃料。
[0033]另一方面，当关断对致动器13的通电并将控制阀14在图1中的向上方向上操作时，背压室Ilc与高压路径Ila连通。背压室Ilc内的燃料压力从而增大。因此，施加到阀构件12的背压增大，并且将阀构件12降下(阀关闭操作)。阀构件12的板形表面12a随后与主体11的板形表面Ile接触，并且停止从喷嘴Ilb喷射的燃料。
[0034]因此，阀构件12的开启和关闭操作由控制致动器13的通电的E⑶30来控制。因此，根据阀构件12的开启和关闭操作，将从共轨42供应到高压路径Ila的高压燃料从喷嘴Ilb喷射出。
[0035]燃料压力传感器20安装在每个燃料喷射阀10中。燃料压力传感器20被配置为包括如下文所述的柄部21 (弹性体)，压力传感器元件22等。柄部21被附接到主体11。形成在柄部21中的隔膜部21a通过按收来自流经高压路径Ila的高压燃料的压力而弹性地变形。压力传感器元件22附接到隔膜部21a，并基于发生在隔膜部21a中的弹性变形量而将压力检测信号输出到ECU30。
[0036]ECU30基于油门踏板被操作的量、发动机负荷、发动机转速NE等来计算目标喷射状态(例如，喷射的数量、喷射开始时刻、喷射结束时刻以及喷射量)。例如，将对应于发动机负荷和发动机转速的最佳喷射状态存储为喷射状态图。基于当前的发动机负荷和发动机转速，ECU30参照喷射状态图来计算目标喷射状态。随后，ECU30设定与下文详细描述的基于喷射率参数td、te、Ra、R0和Rmax所计算的目标喷射状态相对应的喷射命令信号tl、t2、Tq(参见图2)。E⑶30将喷射命令信号tl、t2、Tq输出到燃料喷射阀10，从而控制燃料喷射阀10的操作。ECU30(存储模块)在其中存储用作压力波形的模型的模型曲线。压力波形为在多次喷射期间的任一秒以及随后的喷射事件为对象喷射的情况下，在进行在对象喷射之前的喷射事件(即，先前的喷射事件)而未进行对象喷射时的压力波形。需注意的是，将多次喷射定义为在内燃机的每单个燃烧循环中燃料喷射事件被执行多次。该模型曲线由数学公式来表达，并被存储。
[0037]接下来，将参考图2A、2B和2C到图5A、5B和5C来描述用于控制来自燃料喷射阀10的燃料喷射的喷射控制方法。
[0038]基于燃料压力传感器20的检测值来检测表示响应于喷射而发生的燃料压力相对于时间的变化的压力波形(见图2C)。基于所检测的压力波形，来计算表示喷射率相对于时间的变化的喷射率波形(见图2B)。随后，学习识别所计算的喷射率波形(喷射状态)的喷射率参数Ra、R0和Rmax。此外，识别喷射命令信号(脉冲ON时刻tl和脉冲ON时间段Tq)与喷射状态之间的相关性的喷射率参数td和te被学习。
[0039]具体来说，计算下降的近似直线La。该下降的近似直线La为在压力波形内的、从拐点Pl到拐点P2由最小二乘法等近似为直线的下降波形。在拐点P1，燃料压力响应于喷射的开始而开始降低。在拐点P2，燃料压力的降低停止。随后，计算在下降近似直线La上的燃料压力变成参考值B a时的时刻(La和Ba相交的交点时刻LBa)。着眼于交点时刻LB a与喷射开始时刻Rl之间的强相关性，基于交点时刻LB a来计算喷射开始时刻Rl。例如，可计算在交点时刻LBa之前的预定延迟时间Ca的时刻，作为喷射开始时刻Rl。
[0040]此外，计算上升的近似直线Lβ。上升的近似直线LP为在压力波形内、从拐点P3到拐点P5由最小二乘法等近似为直线的上升波形。在拐点P3，燃料压力响应于喷射的结束而开始增加。在拐点P5，燃料压力的增加停止随后，计算在上升的近似直线L3上在燃料压力变成参考值B β时的时刻(Li3和Ββ相交的交点时刻LBi3)。着眼于交点时刻LB β与喷射结束时刻R4之间的强相关性，基于交点时刻LB β来计算喷射结束时刻R4。例如，可计算在交点时刻LBi3之前的预定延迟时间Ci3的时刻，作为喷射结速时刻R4。
[0041]接下来，着眼于下降近似直线La的倾斜率与喷射率增加的倾斜率之间的强相关性，基于下降近似直线La的倾斜率来计算表示在图2B所示的喷射率波形内的喷射率增大的直线R a的倾斜率。例如，可通过L a的倾斜率乘以预定系数来计算Ra的倾斜率。以类似方式，因为上升近似直线L3的倾斜率和喷射率减小的倾斜率是强相关的，基于上升近似直线Li?的倾斜率来计算表示在喷射率波形内的喷射率减小的直线Ri3的倾斜率。
[0042]接下来，基于喷射率波形中的直线R α和Ri3，计算阀构件12响应于结束喷射的命令开始下降的时刻(阀关闭操作开始时刻R23)。具体来说，计算直线Ra和Ri3之间的交点，并且计算该交点时刻来作为阀关闭操作开始时刻R23。此外，计算喷射开始时刻Rl相对于喷射开始命令时刻tl的延迟时间(喷射开始延迟时间td)。而且，计算阀关闭操作开始时刻R23相对于喷射结束命令时刻t2的延迟时间(喷射结束延迟时间te)。
[0043]此外，计算对应于下降近似直线La与上升近似直线Li?之间的交点的压力来作为交点压力Pa β。计算下文详述的参考压力Pbase与交点压力Pa β之间的压力差ΛΡΥ。压力差ΛΡΥ (第一参数)表示了燃料压力在压力波形(对象波形)中响应于被执行的对象喷射而从参考压力Pbase下降的程度。着眼于压力差ΔΡy与最大喷射率Rmax之间的强相关性，基于压力差ΛΡy来计算最大喷射率Rmax。具体来说，通过压力差ΛΡΥ乘以相关系数C Y来计算最大喷射率Rmax。压力差ΛΡΥ越大，所计算的最大喷射率Rmax就越大。然而，当进行小喷射(其中压力差ΛΡΥ少于预定值APYth)时，如上所述，Rmax=APYXCY。另一方面，当进行大喷射(其中ΛΡy≥APyth)时，计算基于燃料压力而预先设定的值(设定值R Y )，来作为最大喷射率Rmax。
[0044]这里，将上述“小喷射”假定为阀构件12在喷射率达到R Y之前开始下降的喷射事件。这时，流经燃料喷射阀10的高压路径Ila的燃料被板形表面lie和12a节流，从而决定最大喷射率Rmax。另一方面，将上述“大喷射”假定为阀构件12在喷射率达到Ry之后开始下降的喷射事件。这时，流经高压路径Ila的燃料被喷嘴Ilb节流，从而决定最大喷射率Rmax (设定值R Y )。换句话说，当进行喷射命令期Tq足够长并且即使在达到设定值R Y之后阀开启状态还继续的大喷射时，喷射率波形形成梯形(见图2B的实线)。另一方面，当进行阀关闭操作在设定值R Y达到之前就开始的小喷射时，喷射率波形形成三角形(见图2B的虚线)。
[0045]由于以上原因,可根据压力波形来计算喷射率参数td、te、Ra、R0和Rmax。基于学习的值考虑了喷射率参数td、te、Ra、Ri3和Rmax随时间的变化，可计算对应于喷射命令信号(见图2A)的喷射率波形(见图2B)。如上述计算的喷射率波形的面积(图2B的阴影面积)等于喷射量。因此，也可基于喷射率参数来计算喷射量。例如，可计算(学习)在所计算的喷射量与喷射命令时间段Tq之间的关系，来作为喷射率参数。
[0046]图3为学习喷射率参数、设定输出到燃料喷射阀10的喷射命令信号等的总体框图。以下将参照图3来描述由E⑶30执行的部分31、32、33和34。喷射率参数计算部31基于由燃料压力传感器20检测的压力波形来计算如上所述的喷射率参数td、te、Ra、R@和Rmax ο
[0047]学习部32将所计算的喷射率参数存储和更新在ECU30的存储器中，从而学习喷射率参数。喷射率参数为根据在那时的燃料供应压力(在共轨42内的压力)和喷射量而不同的值。因此，与诸如参考压力Pbase (见图2C)和燃料供应压力的燃料压力、根据喷射率波形的面积所计算的喷射量Q、以及以下描述的在喷射命令时间段Tq期间的喷射量等相关联地来学习喷射率参数。在图3的示例中，将与喷射量Q相关联的喷射率参数的值存储在喷射率参数图Ml到M5中。将图Ml到M5设定为每个代表的燃料压力值(诸如30MPa、50MPa、IOOMPa等)并不相同的的图。
[0048]通过对存储在喷射率参数图Ml到M5中的喷射率参数的学习值进行插值，插值部33计算与当前需要喷射量和燃料压力相对应的喷射率参数。
[0049]设定部34基于由插值部33所计算的喷射率参数，设定对应于目标喷射状态(需要的喷射量和需要的喷射开始时刻)的喷射命令信号(喷射开始命令时刻tl和喷射命令时间段Tq)。随后，燃料压力传感器20检测有在遵守如上所述的设定的喷射命令信号来操作燃料喷射阀10时的压力波形基于检测到的压力波形，喷射率参数计算部31计算喷射率参数 td、tc、R a、R β 和 Rmax。
[0050]换句话说，与喷射命令信号相关的实际喷射状态(换句话说，喷射率参数td、te、Ra、Ri3和Rmax)被检测和学习。基于学习值，设定对应于目标喷射状态的喷射命令信号。因此，基于实际喷射状态反馈控制喷射命令信号。可高精度地控制燃料喷射状态，使得实际喷射状态与目标喷射状态相匹配。特别地，由于进行反馈控制，从而基于喷射率参数来设定喷射命令时间段Tq,使得实际喷射量变成目标喷射量，实际喷射量可与日标喷射量相匹配。
[0051]接下来，将参照图4的流程图来描述用于通过从被检测的压力波形(见图2C)计算喷射率参数td、te、Ra、Ri3和Rmax(见图2B)来分析喷射状态的处理操作。图4所示的处理由包括在E⑶30中的微型计算机重复执行。
[0052]首先，在步骤S10，ECU30基于燃料压力传感器20的检测值计算下文所述的喷射波形Wb。在以下描述中,执行燃料喷射的汽缸被称为喷射汽缸。在燃料喷射进入喷射汽缸期间停止喷射进入的汽缸称为非喷射汽缸。此外，安装在喷射汽缸的燃料喷射阀10中的燃料压力传感器20被称为喷射传感器。安装在非喷射汽缸的燃料喷射阀10中的燃料压力传感器20被称为非喷射传感器。
[0053]在步骤SlO中，ECU30获取由喷射传感器在预定的采样周期处检测到的多个检测值。ECU30随后基于检测值产生表示在喷射传感器中响应于喷射所发生的燃料压力变化的燃料压力波形Wa (见图5A)。接下来，ECU30获取在预定的采样周期处由非喷射传感器检测到的多个检测值，并基于检测值产生表示在非喷射传感器中响应于喷射所发生的燃料压力的变化的燃料压力波形Wu (参见图5B)。[0054]当燃料从燃料泵41被泵送到共轨42的时刻与喷射时刻重叠时，燃料压力波形Wu变成如图5B中的实线所示的总压力高的波形。另一方面，当紧随燃料喷射之后在燃料喷射期间未进行诸如此类的泵送时，在整个喷射系统内的燃料压力的减小量等于喷射量。因此，燃料压力波形Wu’变成如图5B的虚线所示的总压力低的波形。
[0055]燃料压力波形Wu和Wu’的分量也被包括在燃料压力波形Wa中。换句话说，燃料压力波形Wa包括表示由喷射所引起的燃料压力变化的喷射波形Wb (参见图5C)和燃料压力波形Wu和Wu’的分量。因此，在步骤10中，通过从喷射汽缸的燃料压力波形Wa中减去非喷射汽缸的燃料压力波形Wu和Wu’(Wb = Wa-Wu)，来进行处理操作以提取喷射波形Wb。
[0056]接下来，在图4的步骤Sll中，E⑶30执行下文所述的压力波(波动)去除处理。换句话说，当进行多次喷射时，先前喷射的压力波分量Wc (见图2C)(其为在先前的喷射事件结束之后保持的压力波形的脉动)与燃料压力波形Wa重叠。特别地，当先前喷射事件与对象喷射之间的间隔较短时，对象喷射的燃料压力波形Wa受到先前喷射的压力波分量Wc的显著影响。因此，在步骤Sll中，E⑶30进行压力波(波动)去除处理，来从喷射波形Wb中减去先前喷射的压力波分量Wc。可从先前喷射事件的喷射状态推断出先前喷射的压力波分量Wc (模型曲线)。
[0057]在随后的步骤S12中，基于参考波形(其为在已经进行上述压力波去除处理的喷射波形Wb (对象波形)内的与直到燃料压力响应于喷射的开始而开始减小为止的时间段相对应的部分的波形)，ECU30计算参考波形的平均燃料压力来作为参考压力Pbase。例如，ECU30可将与从喷射开始命令时刻tl直到经过预定的时间量的时间段TA相对应的一部分设定为参考波形。可替换地，ECU30可基于下降波形的导数来计算拐点Pl，并将等于从喷射开始命令时刻tl到在拐点Pl之前的预定时间量的时间段的一部分设定为参考波形。换句话说，参考波形是在已经进行压力波去除处理的喷射波形Wb内的在未由燃料喷射阀10进行喷射的时间段的压力波形。更具体地，参考波形是在进行先前的喷射事件之前紧随的压力波形。
[0058]在随后的步骤S13中，基于下降波形(其为在喷射波形Wb内的与燃料压力响应于喷射率的增加而减小的时间段相对应的一部分的波形)，ECU30计算下降波形的近似直线La。例如，E⑶30可将与从一点起的预定时间段TB相对应的部分设定为下降波形，在这一点，从喷射开始命令时刻tl已经过预定的时间量。可替换地，ECU30可基于下降波形的导数来计算拐点Pl和P2，并将与拐点Pl与P2之间的波形等效的部分设定为下降波形ECU30随后可由最小二乘法根据构成该下降波形的多个燃料压力检测值(采样值)来计算近似直线La。可替换地，E⑶30可在下降波形内导数最小的点处计算切线，来作为近似直线La。
[0059]在随后的步骤S14中，基于上升波形(其为在喷射波形Wb内的与燃料压力响应于喷射率减小而增加的时间段相对应的一部分的波形)，ECU30计算该上升波形的近似直线
。例如，E⑶30可将与从一点起的预定时间段TC相对应的部分设定为上升波形，在这一点，从喷射结束命令时刻t2已经过预定的时间量。可替换地，ECU30可基于上升波形的导数来计算拐点P3和P5，并将与拐点P3与P5之间的波形等效的部分设定为上升波形。ECU30随后可由最小二乘法根据构成该上升波形的多个燃料压力检测值(采样值)来计算近似直线Li3。可替换地，E⑶30可在上升波形内导数最大的点处计算切线，来作为近似直线L3。
[0060]在随后的步骤S15中，E⑶30基于参考压力Pbase来计算参考值B a和Ββ。例如，E⑶30可由预定量计算出小于参考压力Pbase的值，来作为参考值Ba和Ββ。参考值Ba和Ββ不需要被设定为相同值。另外，可根据参考压力Pbase，燃料温度等的值来变化设定该预定量。
[0061]在随后的步骤S16中，E⑶30计算在燃料压力变成近似直线La上的参考值Ba的时刻(La与B a之间的交点时刻LB a )。着眼于交点时刻LB a与喷射开始时刻Rl之间的强相关性，E⑶30基于交点时刻LB a来计算喷射开始时刻R1。例如，E⑶30可计算在交点时刻LBa之前的预定的延迟时间Ca的时刻，来作为喷射开始时刻Rl。
[0062]在随后的步骤S17中，E⑶30计算在燃料压力变成近似直线L β上的参考值Ββ的时刻(Li3与Ββ之间的交点时刻LBi3)。着眼于交点时刻LB β与喷射结束时刻R4之间的强相关性，E⑶30基于交点时刻LB β来计算喷射开始时刻R4。例如，E⑶30可计算在交点时刻LBi3之前的预定的延迟时间Ci3的时刻，来作为喷射开始时刻R4。可根据参考压力Pbase、燃料温度等的值来变化设定延迟时间Ca和Ci3。
[0063]在随后的步骤S18中，着眼于近似直线L a的倾斜率与喷射率增加的倾斜率之间的强相关性，ECU30基于近似直线La的倾斜率来计算在图2B所示的喷射率波形内表示喷射率增加的直线Ra的倾斜率。例如，ECU30可通过使La的倾斜率乘以预定的系数来计算Ra的倾斜率。可基于在步骤S16计算的喷射开始时刻Rl和在步骤S18计算的Ra的倾斜率来识别表不与喷射命令信号相关的喷射率波形的上升部分的直线Ra。
[0064]此外，在步骤S18中，着眼于近似直线L β的倾斜率与喷射率减小的倾斜率之间的强相关性，ECU30基于近似直线Li3的倾斜率来计算在喷射率波形内表示喷射率减小的直线RP的倾斜率。例如，E⑶30可通过使LP的倾斜率乘以预定的系数来计算RP的倾斜率。可基于在步骤S17计算的喷射结束时刻R4和在步骤S18计算的Ri3的倾斜率来识别表示与喷射命令信号相关的喷射率波形的下降部分的直线RP。可根据参考压力Pbase、燃料温度等的值来变化设定预定系数。
[0065]在随后的步骤S19中，基于在步骤S18所计算的喷射率波形中的直线Rα和，ECU30计算阀构件12响应于结束喷射的命令而开始下降的时刻(阀关闭操作开始时刻R23)。具体地，ECU30计算直线Ra与Ri3之间的交点并计算该交点的时刻来作为阀关闭操作时间开始时刻R23。
[0066]在随后的步骤S20中，ECU30计算在步骤16中所计算的喷射开始时刻Rl相对于喷射开始命令时刻tl的延迟时间(喷射开始延迟时间td)。此外，ECU20计算在步骤S19所计算的阀关闭操作开始时刻R23相对于喷射结束命令时刻t2的延迟时间(喷射结束延迟时间te)。喷射结束延迟时间te指的是从给出结束喷射的命令的时刻t2直到开始控制阀14的操作的时刻的延迟时间。换句活说，延迟时间td和te是表示喷射率的变化相对于喷射命令信号的响应延迟的参数。此外，可以给出从喷射开始命令时刻tl到最大喷射率到达时刻R2的延迟时间、从喷射结束命令时刻t2到喷射率下降开始时刻R3的延迟时间、从喷射结束命令时刻t2到喷射结束时刻R4的延迟时间等。
[0067]在随后的步骤S21中，E⑶30判断参考压力Pbase与交点压力之间的压力差ΔΡgamma (第一参数)是否小于预定值APYth。当判断出ΔΡgamma < APYth(在步骤21中的“是”)时，在随后的步骤S22中，E⑶30对压力差ΔΡΥ进行校正，以考虑上述模型曲线对最大喷射率Rmax的影响。下文将描述该处理操作。在此情况下，ECU30将该喷射视为小喷射。在随后的步骤S23中，E⑶30基于校正的压力差ΛΡΥ (Rmax = APyXCy)来计算最大喷射率Rmax。
[0068]另一方面，当判断出ΛΡgamma > APYth(在步骤S21中的“否”)时，在随后的步骤S24中，ECU30计算基于供应到燃料喷射阀10的燃料压力而预先设定的值(设定值R Y )，来作为最大喷射率Rmax。对于供应到燃料喷射阀10的燃料的压力(第一参数)，可使用在共轨42内的燃料压力PC或者当在喷射波形Wb中未进行燃料喷射阀10的喷射时的燃料压力Pi。第一参数越大，所计算的最大喷射率Rmax就越大。在此情况下，ECU30将喷射视为大喷射。在随后的步骤S25中，ECU30校正最大喷射率(设定值R Y)，以考虑上述模型曲线对最大喷射率Rmax的影响。下文将描述该处理操作。
[0069]随后E⑶30暂时地结束一系列的处理操作(结束)。在步骤SlO的处理操作等效于作为获取模块的处理操作。在步骤Sll的处理操作等效于作为提取模块的处理操作。在步骤S12的处理操作等效于作为第一计算模块的处理操作。在步骤S22和步骤S23的处理操作以及在步骤S24和步骤S25的处理操作都等效于作为第二计算模块的处理操作。
[0070]图6为示出在未执行在图4的步骤S22和步骤S25中的处理操作的情况下从先前喷射事件到对象喷射的喷射间隔与实际喷射量之间的关系的视图。这里，基于相同的发动机负荷和发动机转速(发动机工作状态)来计算目标喷射状态(包括喷射量的目标值)。基于上述喷射率参数td、te、Ra、Rp和Rmax来设定对应于所计算的目标喷射状态的喷射命令信号tl、t2和Tq，并且控制燃料喷射阀10的操作。未进行实际喷射量相对于喷射量目标值的反馈控制。
[0071]如图6所示，实际喷射量根据喷射间隔周期性地变化。在喷射量的目标值与实际喷射量之间发生偏差。特别地，如圆环链式线所不，当喷射间隔很短时，目标值与实际喷射量之间的偏差将会增加。
[0072]接下来，将描述该偏差发生在目标值与实际喷射量之间的原因。图7A至7C为时序图，其中，图7A示出了实际喷射率，图7B示出了多次喷射检测的波形，以及图7C示出了对象波形。这里，仅改变了从先前喷射事件到对象喷射的喷射间隔，并且进行小喷射。示出了喷射率的实际测量的结果。通过从多次喷射检测波形中减去的先前喷射事件所引起的压力脉动(模型曲线Wm)来获得对象波形Wt。图7A到7C中的附图标记对应于图2 Δ到2B中的附图标记。下标“I”被添加到具有最短喷射间隔的喷射事件(由实线所表示的波形)。下标“2”被添加到具行最长喷射间隔的喷射事件(由虚线所表示的波形)。
[0073]如图7A和7B所示，在实际喷射率波形与多次喷射检测的波形之间，最大喷射率Rmax (Rmaxl到Rmax 2)的变化以及压力差ΛΡ) gamma (ΛΡgammaΙ到ΛΡgamma2)的变化是相关的。另一方面，如图7Α和7C所示,在实际喷射率波形和对象波形Wt之间，最大喷射率Rmax (Rmaxl到Rmax2)的变化和压力差ΛΡΥ (八？^1到ΛΡΥ2)的变化是不相关的。因此，当基于对象波形Wt来计算最大喷射率Rmax时，出现了与实际最大喷射率Rmax的偏差。
[0074]这是因为，尽管由于图7Β所示的喷射间隔的差而导致在喷射开始(拐点Pl)时的燃料压力不同，然而在如图7C所示的对象波形Wt中消除了在喷射开始时的燃料压力的差。换句话说，在对象波形Wt中，因为参照模型曲线Wm在喷射开始时的燃料压力来计算交点压力Pa β，因此即使当模型曲线Wm在喷射开始时的燃料压力根据喷射间隔而改变时，该改变也并不会反映在最大喷射率Rmax的计算中。然而，如图7Α和7Β所示，因为实际的喷射率受到在喷射开始时的燃料压力和喷射期间的燃料压力的影响，基于对象波形Wt所计算的最大喷射率Rrnax与实际最大喷射率Rmax相偏离。
[0075]此外，当同样进行大喷射时，因为实际喷射率受在喷射开始时的燃料压力和在喷射期间的燃料压力的影响，在计算最大喷射率Rmax时，需要考虑在喷射开始时的燃料压力和在喷射期间的燃料压力。
[0076]这里，根据本实施例，为了校正诸如此的最大喷射率Rmax的偏差，在图4的步骤S22和步骤S23以及步骤S24和步骤S25中进行以下处理操作。图8A至8C为时序图，其中，图8A表示驱动喷射命令，图SB表示多次喷射检测的波形，以及图SC表示了对象波形。
[0077]在步骤S22中，ECU30基于当进行对象喷射时反映模型曲线Wm的燃料压力的模型压力差Λ Pdif (第二参数)，对对象波形Wt中的压力差ΛΡΥ (第一参数)进行校正。具体来说，模型压力差APdif是在模型曲线Wm中的对象喷射的开始时刻til的燃料压力Pll与模型曲线Wm在时刻tl2的燃料压力P12之间的差，在时刻tl2处(或与交点压力Pa β相对应的时刻)，对象波形Wt的燃料压力量响应于被执行的对象喷射而变得最低。ECU30将模型压力差ΛPdif乘以校正系数Kml的乘积加至压力差ΛΡΥ，并将总和设定为校正压力差ΛΡΥ。校正系数Kml可为固定值。可替换地，根据在共轨42中的燃料压力PC或者当在多次喷射检测的波形中未进行燃料喷射阀10的喷射(在紧随先前喷射事件之前)时的燃料压力Pi，校正系数Kml可以为可变的。随后，在步骤S23中，ECU30基于校正的压力差ΔΡy来计算最大喷射率Rmax (Rmax = ΔΡy XC Y)。
[0078]此外，如上所述，在步骤S24中，E⑶30计算基于供应到燃料喷射阀10的燃料压力(第一参数)而预先设定的值(设定值R Y )，来作为最大喷射率Rmax。随后，在步骤S25中，E⑶30基于模型压力差Λ Pdif (第二参数)，来校正最大喷射率Rmax (设定值R Y)。具体来说，E⑶30将模型压力差Λ Pdif乘以校正系数Km2的乘积加至最大喷射率Rmax，并将总和设定为校正的最大喷射率Rmax。可替换地，E⑶30将最大喷射率Rmax乘以压力差ΛΡΥ和模型压力差APdif(APYR)的总和与压力差ΛΡΥ的比例(或该比例乘以校正系数Km2的乘积)，并将该乘积设定为校正的最大喷射率Rmax。校正系数Km2可为固定值。可替换地，根据在共轨42中的燃料压力PC或者当在多次喷射检测的波形中未进行燃料喷射阀10的喷射(在紧随先前喷射事件之前)时的燃料压力Pi，校正系数Km2可以是可变的。
[0079]以上详细描述的本实施例具有以下优点。
[0080]当进行小喷射时，基于表示在对象波形中的燃料压力响应于正进行的对象喷射而从参考压力Pbase下降的程度的交点压力Pa β (第一参数)和反映当正进行对象喷射时在模型曲线Wm中的燃料压力的模型压力差△ Pdif (第二参数)，来计算对象喷射的最大喷射率Rmax。这里，交点压力Pa β与对象喷射的最大喷射率Rmax具有强相关性。此外，该模型压力差Λ Pdif反映了与对象波形Wt相分离的模型曲线Wm对最大喷射率Rmax的影响。因此，除了与对象喷射的最大喷射率Rmax具有强相关性的交点压力Pa β之外，还基于反映模型曲线Wm对最大喷射率Rmax的影响的模型压力差Λ Pdif，来计算最大喷射率Rmax。因此，当基于对象波形Wt来计算对象喷射的最大喷射率Ranax时,可以高精度地计算最大喷射率Rmax。
[0081]当进行大喷射时，基于当在多次喷射检测波形中未进行燃料喷射阀10的喷射的燃料压力Pi (第一参数)和反映当正进行对象喷射时在模型曲线Wm的燃料压力的模型压力差Λ Pdif (第二参数)，来计算对象喷射的最大喷射率Rmax (设定值R Y)。这里，燃料压力Pi与对象喷射的最大喷射率Rmax具有强相关性。此外，该模型压力差APdif反映了与对象波形Wt相分离的模型曲线Wm对最大喷射率Rmax的影响。因此,除了与对象喷射的最大喷射率Ranax具有强相关性的燃料压力Pi之外，还基于反映模型曲线Wm对最大喷射率Rmax的影响的模型压力差APdif,来计算最大喷射率Rmax。因此,可以高精度地计算对象喷射的最大喷射率Rmax。
[0082]模型压力差APdif为第二参数，其为在模型曲线Wm中的对象喷射的开始时刻til的燃料压力Pll与模型曲线Wm在时刻tl2的燃料压力P12之间的差，在时刻112处(或与交点压力P α β相对应的时刻)，对象波形Wt的燃料压力响应于正进行的对象喷射而变得最低。因此，可以更高精度地计算对象喷射的最大喷射率Rmax。
[0083]本发明不限于根据本实施例的描述并可进行如下修改。此外，可任意组合每个实施例的特征配置。
[0084]可对在图4中的步骤S22和步骤S23的处理操作进行如下修改。换句话说，在步骤S22中，E⑶30基于对象波形Wt的压力差ΛΡ Y (第一参数)来计算最大喷射率Rmax。在步骤S23中，E⑶30基于模型压力差APdif (第二参数)来校正最大喷射率Rmax。具体来说，E⑶30可以以与上述图4的步骤S24相类似的方式来校正最大喷射率Rmax。
[0085]可对在图4中的步骤S24和步骤S25的处理操作进行如下修改。换句话说，在步骤S24中，ECU30基于反映在正进行对象喷射时的模型曲线Wm的燃料压力的模型压力差Λ Pdif (第二参数)，来校正供应到燃料喷射阀10的燃料的燃料压力Pi (第一参数)。具体来说，E⑶30将模型压力差Λ Pdif乘以校正系数Kml的乘积增加至燃料压力Pi，并将总和设定为校正的燃料压力Pi。校正系数Kml可以是固定值。可替换地，根据在共轨42内的燃料压力PC或者在多次喷射检测的波形中当未进行燃料喷射阀10的喷射(在紧随先前喷射事件之前)时的燃料压力Pi，校正系数Kml是可变的。随后，在步骤S25中，E⑶30基于校正的燃料压力Pi来计算最大喷射率Rmax。
[0086]如图9A到9C所示，作为模型压力差Λ Pdif (第二参数)，可以使用在模型曲线Wm中的对象喷射的开始时刻til的燃料压力Pll与在模型曲线Wm中在未进行燃料喷射阀10的喷射(在紧随先前喷射事件之前)的燃料压力P13之间的差。此种情况下的模型压力差APdif与图8所示的模型压力差APdif相差一个误差压力APer。然而，趋向是基本类似的。由于这种配置，可通过简单的配置而高精度地计算对象喷射的最大喷射率Rmax。
[0087]如图2A到2C和图7A到7C所示，作为第一参数，可以使用在参考压力Pbase与在对象波形Wt中的拐点P2和P23的燃料压力之间的压力差Λ P。该压力差Λ P也表示了在对象波形Wt中的燃料压力响应于正进行的对象喷射而从参考压力Pbase减小的程度。
[0088]根据上述的实施例，燃料压力传感器20安装在燃料喷射阀10内。然而，燃料压力传感器20仅需要为设置成能够检测在从共轨42的排出口 42到喷嘴Ilb的燃料供应路径内的燃料压力的燃料压力传感器。因此，燃料压力传感器可被安装在连接共轨42和燃料喷射阀10的高压管道42b内。换句话说，连接共轨42和燃料喷射阀10的高压管道42b以及在主体11内的高压路径Ila等同于“燃料供应路径”。
【权利要求】
1.一种应用于燃料喷射系统的用于控制燃料喷射的装置，所述燃料喷射系统包括燃料喷射阀和燃料压力传感器，所述燃料喷射阀从喷嘴喷射将在内燃机中燃烧的燃料，所述燃料压力传感器检测在延伸至所述喷嘴的燃料供应路径内的燃料压力，所述装置能够控制燃料喷射以进行多次喷射，其中，燃料在所述内燃机的单个燃烧循环期间被喷射多次，所述多次喷射包括受控制的对象喷射和在所述对象喷射之前的先前喷射，所述装置包括: 获取模块，其用于获取多次喷射波形，所述多次喷射波形是表示在进行所述多次喷射时由所述燃料压力传感器检测的燃料压力的变化的压力波形； 存储模块。其用于存储模型曲线，所述模型曲线用作在所述多次喷射期间进行所述先前喷射而未进行所述对象喷射时所确定的所述压力波形的模型； 提取模块，其用于从所述多次喷射波形中减去所述模型曲线，并提取由于所述对象喷射而导致的压力波形来作为对象波形； 第一计算模块，其用于基于在所述对象波形中在未进行山所述燃料喷射阀的喷射时的燃料压力来计算参考压力；以及 第二计算模块，其用于基于第二参数和在所述对象波形中的第一参数来计算所述对象喷射的最大喷射率，所述第一参数表示燃料压力响应于正进行的所述对象喷射而从所述参考压力减小的程度，所述第二参数反映了在正进行所述对象喷射时的所述模型曲线的燃料压力。
2.根据权利要求1所述的装置，其中， 所述第一参数被定义为所述参考压力与下降线和上升线相交处的燃料压力之间的压力差，所述下降线表示在所述对象波形中燃料压力减小的部分的近似，所述上升线表示在所述对象波形中燃料压力增大的部 分的近似。
3.根据权利要求2所述的装置，其中， 所述第二计算模块被配置为计算所述最大喷射率，使得所述压力差越大，所述最大喷射率就越高。
4.一种应用于燃料喷射系统的用于控制燃料喷射的装置，所述燃料喷射系统包括燃料喷射阀和燃料压力传感器，所述燃料喷射阀从喷嘴喷射将在内燃机中燃烧的燃料，所述燃料压力传感器检测在延伸至所述喷嘴的燃料供应路径内的燃料压力，所述装置能够控制燃料喷射以进行多次喷射，其中，燃料在所述内燃机的单个燃烧循环期间被喷射多次，所述多次喷射包括受控制的对象喷射和在所述对象喷射之前的先前喷射，所述装置包括: 获取模块，其用于获取多次喷射波形，所述多次喷射波形是表示在进行所述多次喷射时由所述燃料压力传感器检测的燃料爪力的变化的压力波形； 存储模块，其用于存储模型曲线，所述模型曲线用作在所述多次喷射期间进行所述先前喷射而未进行所述对象喷射时所确定的所述压力波形的模型； 提取模块，其用于从所述多次喷射波形中减去所述模型曲线，并提取由于所述对象喷射而导致的压力波形来作为对象波形； 计算模块，其用于基于第一参数和第二参数来计算所述对象喷射的最大喷射率，所述第一参数是在所述多次喷射波形中在未进行所述燃料喷射阀的喷射时的燃料压力，所述第二参数反映了在正进行所述对象喷射时的所述模型曲线的燃料压力。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述计算模块被配置为计算所述最大喷射率，使得所述第一参数越大，所述最大喷射率就越高。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，其中， 所述第二参数被定义为在所述模型曲线中的所述对象喷射的开始时刻的燃料压力与在所述对象波形的燃料压力响应于正进行的对象喷射而变衍最低的时刻的所述模型曲线的燃料压力之间的差。
7.根据权利要求1或4所述的装置，其中， 所述第二参数被定义为在所述模型曲线中的所述对象喷射的开始时刻的燃料压力与在所述模型曲线中的在未进行由所述燃料喷射阀的喷射时的燃料压力之间的差。
8.根据权利要求1或3所述的装置，其中， 所述第二计算模块被配置为基于所述第二参数来计算将增大或减小的所述最大喷射率。
9.根据权利要求4或5所述的装置，其中， 听述计算模块被配置为基于所`述第二参数来计算将增大或减小的所述最大喷射率。
【文档编号】F02D41/30GK103511106SQ201310296382
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2012年5月28日
【发明者】池田纯孝, 山田直幸 申请人:株式会社电装