用於控制多次噴射模式下噴油器實際噴出的燃料量的裝置的製作方法
2023-06-14 12:27:51 2
專利名稱：用於控制多次噴射模式下噴油器實際噴出的燃料量的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於控制在多次噴射模式下工作的內燃機的噴油器實際噴 出的燃料量的裝置。在多次噴射模式下，內燃機使得噴油器在一個內燃機 工作循環中執行多次燃料射注。
背景技術：
燃料噴射系統通常用於控制內燃機的每個汽缸的噴油器的燃料噴射。
為了降低燃燒噪聲、氮氧化物(NOx)的排放和/或排氣過濾器的再生，一 種燃料噴射系統設計為使得噴油器在多次噴射模式(多階段噴射模式)下 一個內燃機工作循環中執行多次燃料射注。
噴油器通常設計成移動閥門以打開埠從而將一定量的燃料噴入相應 的汽缸中，並且移動該閥門來關閉該埠從而停止燃料噴出。
在多次噴射模式下， 一種燃料噴射系統設計為使得噴油器在燃料的主 射注(主噴射)之前和之後向發動機噴入少量燃料。燃料的主噴射使發動 機產生轉矩。下面將燃料的主噴射之前的噴射稱為"引燃噴射"，將主噴射 之後的噴射稱為"繼後噴射"。
在多次噴射模式下，在每階段噴射中閥門關閉噴油器的埠以停止燃 料射注的時刻，在噴油器中會產生水錘，導致噴油器中的壓力脈動。壓力 脈動對噴油器的開閥/關閥時序產生影響。壓力脈動的幅值取決於每個噴射 階段中從停止燃料射出起的經過時間。
因此，當在前次噴射中噴油器中產生壓力脈動時，在緊接著前次噴射 的後次噴射中從噴油器噴出的燃料量隨著間隔時間而變化。間隔時間定義 為從前次噴射中停止燃料噴出起到緊接著前次噴射的後次噴射中開始噴出 為止的時間。為了簡化起見，以下可以將該間隔時間描述為"前次和後次 噴射之間的間隔時間"。
從噴油器噴出的燃料量的變化會降低控制從噴油器噴出的燃料量的精
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度。
因此，已經提出了解決這一精度降低問題的方法。在燃料噴射系統出 貨時，該方法包括以下步驟
為每個噴油器測量指示間隔時間和壓力脈動之間的關係的特性；以及
基於所測量的特性，以例如地圖格式(map format)確定參考I-Q特性數據。
該參考I-Q特性數據表示從噴油器的前次噴射到緊接著前次噴射的後 次噴射之間的目標間隔時間與後次噴射中從噴油器實際噴出的燃料量的校 正值之間的參考關係。
具體而言，當已經設置多次噴射模式下噴油器執行的前次噴射和後次 噴射之間的目標間隔時間時，可參考該參考I-Q特性數據來獲取與所設置的 目標間隔時間相對應的校正值。這樣，將基於該校正值，校正與後次噴射 的目標噴射量相對應的指令值，並且隨後，將已校正的指令值輸出給噴油 器。這使得對於後次噴射而言，從噴油器實際噴出的燃料量與目標燃料量 相匹配。
然而，噴油器的燃料噴出特性根據它們各自的變化(製造變量 (fabrication variations))和每個噴油器的老化而不同。因此，時間上相鄰 的燃料噴射之間的實際間隔時間和它們之間的目標間隔時間互不相同。
這導致，即使在後次噴射中從噴油器待噴出的目標燃料量基於前次噴 射和後次噴射之間的目標間隔時間進行了校正，但是在後次噴射中從噴油 器實際噴出的燃料量也會偏離該目標燃料量。以下，將從噴油器待噴出的 目標燃料量稱為"目標噴射量"。
為了解決這一問題，在與日本專利申請公開No. 2007-132334相對應的 歐洲專利申請公開No. EP 1775454中公開了一種燃料噴射系統；這些專利 申請已由與本申請相同的申請人提出。
該歐洲專利中公開的燃料噴射系統配置為以學習模式，指令噴油器 在第一次噴射中噴出目標燃料量，以及在從第一次噴射的燃料噴出停止起 經過目標間隔時間值之後，噴油器在第二次噴射中噴出目標燃料量。目標 間隔時間的值在可用作目標間隔時間的整個時間範圍的一個劃分時段內。
燃料噴射系統還配置為估計第二次噴射中從噴油器實際噴出的燃料量，並計算目標燃料量和所估計的第二次噴射中實際噴出的燃料量之間的 差值。
這樣，該燃料噴射系統配置為基於所計算的差值，學習(learn)實際 間隔時間與目標噴射時間值之間的偏差。實際間隔時間是從第一次噴射中 噴油器停止燃料噴出起到第二次噴射中噴油器開始噴出燃料為止實際經過 的間隔時間。
該學習的偏差使得在多次噴射模式下能夠校正參考I-Q特性數據以使 第二次噴射時從噴油器實際噴出的燃料量與目標燃料量相匹配。
發明內容
然而，從噴油器實際噴出的燃料量包含有測量誤差。因此，當基於目 標燃料量和所估計的第二次噴射中實際噴出的燃料量之間所計算的差值來 學習實際間隔時間與目標噴射時間值的偏差時，該偏差會包含基於測量誤 差的誤差。這可導致降低學習的精度。
鑑於所述背景，本發明的至少一個方面的目的是提供如下系統，用於: 指令噴油器執行多次噴射，即執行第一次燃料射注，並在從第一次燃 料射注停止起經過目標間隔時間之後執行第二次燃料射注；以及
在可用作目標間隔時間的整個時間範圍內高精度地學習從第一次燃料 射注停止起到第二次燃料射注開始為止實際經過的實際間隔時間與目標間 隔時間之間的偏差。
為了實現這種目的，本申請的發明人著重於如下事實
在噴油器的目標燃料量噴出期間所測量的噴射率在燃料噴出停止之前
和之後隨時間推移的轉移曲線隨著目標燃料量為2 mmVst、 10 mmVst、 40 mmVst和80mm3/st的變化而變化(參見圖1A)。單位"mm3/st"表示每針 閥衝程從噴油器噴出的燃料量(mm3)。將目標燃料量噴出停止的時刻設置 為"0 (ms)"，以作為參考時刻。
本申請的發明人還著重於如下事實
噴油器中的壓力在燃料噴出停止之前和之後隨時間推移的轉移曲線隨 著目標燃料量為2 mmVst、 10 mm3/st、 40 mm3/st和80 mm /st的變化而變化。 如圖1A中清楚所示，在前次噴射中各個不同目標噴射量的噴射率相對
於從前次噴射停止到後次噴射開始的間隔時間的轉移曲線在前次噴射中燃 料噴出停止之前各不相同。
相反的，在前次噴射中各個不同目標噴射量的噴射率相對於前次噴射 中燃料噴出停止之後的間隔時間的轉移曲線基本上彼此相同。
此外，對於各個不同目標噴射量而言，噴油器中的壓力相對於前次噴 射的間隔時間的轉移曲線在前次噴射中燃料噴出停止之前各不相同。
相反的，對於各個不同目標噴射量而言，前次噴射中燃料噴出停止之 後的噴油器中的壓力的轉移曲線基本上彼此相同。
換句話說，對於各個不同目標噴射量而言，噴油器中的壓力脈動的特 性基本上彼此相同，而與從前次噴射中燃料噴出停止起的經過時間無關。
此外，當每輪的第一次射注和第二次射注之間的目標間隔時間發生變 化的同時在多次噴射模式下執行多輪第一次和第二次燃料射注，以致-
每輪的第一次射注的目標噴射量與另一輪的第一次射注的目標噴射量 不同；
每輪的第二次射注的目標噴射量與另一輪的第二次射注的目標噴射量 相同；並且
每輪的第一次射注停止的時刻與另一輪的第一次射注停止的時刻相同 時，發明人發現-
通過多輪第一次和第二次燃料射注，從噴油器實際噴出的燃料量"Q" 相對於目標間隔時間的變化的轉移曲線基本是周期性的並且彼此相同(參 見圖1B)。
例如，當第一次射注的目標噴射量設置為50mmVst時，通過多輪第一 次和第二次燃料射注中一輪的實際噴射量"Q"相對於目標間隔時間的變化 的轉移曲線在圖1B中以實線曲線示出。類似的，當第一次射注的目標噴射 量設置為10mmVst時，通過多輪第一次和第二次燃料射注中另一輪的實際 噴射量"Q"相對於目標間隔時間的變化的轉移曲線在圖1B中以點劃線曲 線示出。另外，當第一次射注的目標噴射量設置為2 mmVst時，通過多輪 第一次和第二次燃料射注中另一輪的實際噴射量"Q"相對於目標間隔時間 的變化的轉移曲線在圖1B中以虛線曲線示出。
具體而言，.在多次噴射模式下，緊接著第一次噴射的第二次噴射中從
噴油器實際噴出的燃料量的變化極大地依賴於第一次和第二次噴射之間的 實際目標間隔時間的變化。
這樣，噴油器的實際I-Q特性數據與參考I-Q特性數據在相位上不同。 另外，雖然實際I-Q特性數據中包含有測量誤差，但實際I-Q特性數據 僅在幅值偏移方向上與參考I-Q特性數據有所偏差。 本發明的多個方面基於上述背景而進行設計。
具體而言，根據本發明的一個方面，提供了一種用於控制在多次噴射 模式下，噴油器在前次噴射中噴入內燃機的燃料量的裝置。在經過目標間 隔時間之後，該裝置控制噴油器在後次噴射中噴入內燃機的燃料量。該裝 置包括存儲單元，配置為在其中存儲有與對於所述目標間隔時間而確定的 可用範圍內的變量目標間隔時間相關的所述噴油器的參考燃料噴出特性。 所述目標間隔時間表示所述前次噴射中所述噴油器停止噴出燃料與所述後 次噴射中所述噴油器開始噴出燃料之間的間隔。所述參考燃料噴出特性至 少取決於所述後次噴射中從所述噴油器實際噴出的燃料量。該裝置包括實 際燃料噴出特性獲取單元，配置為獲取與所述可用範圍的至少一個時段內 的變量目標間隔時間相關的所述噴油器的實際噴出特性。該裝置包括位移 量計算單元，配置為嘗試性地將所述參考燃料噴出特性在相位方向和幅值
偏移方向上位移至所獲取的實際燃料噴出特性，同時監控所述參考燃料噴 出特性與所獲取的實際燃料噴出特性之間的距離。該位移量計算單元在所 監控的距離最小時，計算所述參考燃料噴出特性與所獲取的實際燃料噴出 特性在相位方向上的位移量。該裝置包括相位校正單元，配置為將所述參 考燃料噴出特性在相位方向上位移所計算的位移量，從而校正所述參考燃 料噴出特性。
根據本發明的另一方面，提供了一種燃料噴射系統。該燃料噴射系統 包括累積器，以及燃料泵，配置為對燃料加壓並將加壓的燃料供給給所述 累積器，從而將所述加壓的燃料存儲在所述累積器中。該燃料噴射系統包 括噴油器，用於將存儲在所述累積器中的燃料噴射到內燃機的汽缸中。該 燃料噴射系統包括根據權利要求1所述裝置，該裝置用於控制在多次噴射 模式下，所述噴油器在前次噴射中噴入內燃機的燃料量，並在經過目標間 隔時間之後，控制所述噴油器在後次噴射中噴入所述內燃機的燃料量。
在本發明的該一個方面和另一方面中，"單元"可由至少一個硬體電路、 至少一個可編程電路、計算機的至少一個功能元件或其之間的組合來構成。
該單元可為硬體上的獨立元件，或可在硬體上組合的但軟體上是獨立元件。
本發明的其它目的和方面將從以下參照附圖的實施例描述中變得更加 清楚，其中
圖1A是這樣的圖表其中一個圖表示例性地示出在前次噴射中各個不 同目標噴射量的噴射率相對於從前次噴射停止到後次噴射開始之間的間隔 時間的轉移曲線，另一個圖表示例性地示出對於各個不同目標噴射量而言， 噴油器中的壓力相對於前次噴射中的間隔時間的轉移曲線；
圖IB是示例性地示出通過多輪第一次和第二次燃料射注從噴油器實 際噴出的燃料量相對於目標間隔時間的變化的轉移曲線；
圖2是示例性地示出根據本發明的實施例的燃料噴射系統的結構實例 的視圖3是圖2中所示的每個噴油器的局部截面圖4是一個時序圖，其根據實施例示例性地示出在多次噴射模式下噴 油器在時間上相鄰的燃料噴射與噴油器中產生的壓力脈動之間的關係；
圖5是一個時序圖，其根據實施例示例性地示出噴油器的噴嘴針閥的 開/關時刻與對應的電流脈衝的上升/下降時刻之間的關係以及指令目標間 隔時間、目標間隔時間和實際間隔時間之間的關係；
圖6A是示例性地示出根據實施例，由圖2中所示的ECU執行的學習 例程的流程圖6B是示例性地示出根據第一實施例，在學習例程執行期間由ECU 調用的子例程的流程圖6C是示例性地示出根據第一實施例，在學習例程執行期間由ECU 調用的子例程的流程圖7A是根據實施例的參考I-Q特性數據和多條實際I-Q特性數據的曲 線圖，其中假設每個實際I-Q特性數據和參考I-Q特性數據具有基本正弦波 形同時逐漸降低其幅度；
圖7B是根據實施例的偏移差的平方和與第二位移量bj成二次函數的曲 線圖8是根據實施例的偏移差的平方和的偏微分相對於變量第一位移量 的曲線圖9A是根據實施例的偏移差的平方和的偏微分相對於變量第一位移 量的實例曲線圖9B是根據實施例的偏移差的平方和的偏微分相對於變量第一位移 量的另一實例曲線圖10A是示例性地示出根據實施例的參考I-Q特性的波形和平滑的參 考I-Q特性的波形的曲線圖10B是圖8中示出的曲線在變量第一位移量零點附近的放大圖；以
及
圖11是示例性地示出根據實施例的參考I-Q特性和如何對參考I-Q特 性進行平滑的曲線圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖描述本發明的實施例。
參考圖2，示出了根據本發明實施例的安裝在機動車輛中的燃料噴射系 統10的總體結構。燃料噴射系統10包括安裝在機動車輛中的直接燃料噴 射式發動機60，諸如柴油機60，並向該柴油機60提供燃料。
燃料噴射系統10還包括燃料箱12、供油泵14、帶有調節閥18的高壓 泵16、累積器20、噴油器30、用作控制裝置的ECU (電子控制單元)40 等。
柴油機60配備有多個(例如4個)內部中空的汽缸62，在汽缸62中
發生燃燒。
柴油機60配備有多個(例如4個)活塞64，分別安裝在多個汽缸62 中。為簡化起見，在圖2中示例性地示出這些汽缸62中的一個。汽缸62 互相集成在一起以形成汽缸體。
活塞64在汽缸62的一端，諸如底端，閉合；在另一端，諸如頭端， 開啟。活塞64可以在汽缸62中的壓縮上止點(TDC)和下止點(BDC)
13
之間往復運動。相應的活塞64的頭部、汽缸壁以及汽缸62的頭部構成汽 缸62的燃燒室。安裝在每個汽缸62中的活塞64經由連杆65與柴油機60 的曲軸66相連。
柴油機60還為每個汽缸62配備有進氣閥70和排氣閥74。柴油機60 配備有一對凸輪軸72和76。每個凸輪軸72和76設計為隨曲軸66的旋轉 而旋轉。
進氣闊70安裝在相應的汽缸62的汽缸蓋上，並由凸輪軸72的旋轉而 驅動旋轉。具體而言，進氣闊70被驅動打開從而使空氣通過進氣口 71進 入相應的汽缸62。進氣閥70還被驅動關閉從而在四衝程循環的壓縮和動力 衝程期間形成燃燒室的一部分。
排氣閥74安裝在相應的汽缸62的汽缸蓋上，並由凸輪軸76的旋轉而 驅動旋轉。具體而言，排氣閥74被驅動打開從而使對應的汽缸62中燃燒 的廢氣排出汽缸62。排氣閥74還被驅動關閉從而在四衝程循環的壓縮和動 力衝程期間形成燃燒室的一部分。
燃料箱12配置為與供油泵14連通，並充入每個汽缸62燃燒所使用的 燃料。
供油泵14配置為與高壓泵16連通。供油泵14用來泵出燃料箱12中 儲存的燃料並將所泵出的燃料供給到高壓泵16。
例如，高壓泵16配備有與曲軸66相連的驅動軸以與其一同旋轉。高 壓泵16還配備有安裝在汽缸中並與驅動軸相連的柱塞。柱塞可以經由驅動 軸與例如凸輪軸76的旋轉同步地在汽缸中的壓縮上止點(TDC)和下止點 (BDC)之間往復運動。
在高壓泵16中，從供油泵14供給的燃料進入調節閥18以被調節閥18 調節流速。流速調節過的燃料在柱塞與凸輪軸76的旋轉同步地從TDC運 動到BDC期間供應到汽缸的壓縮室中。
其後，在柱塞與凸輪軸76的旋轉同步地從BDC運動到TDC期間，存 儲在壓縮室中的燃料由柱塞加壓從而將加壓的燃料供給到累積器20中。
累積器20例如設計為共軌，共軌例如由通過小缸徑管道互連的一系列 蓄能部件構成。以下將累積器稱為"共軌"。
共軌20配置為經由高壓燃料通道17和相應的噴油器30與每個汽缸62
連通，從而由汽缸62共享。
共軌20用於在其中累積從高壓泵16傳送的高壓燃料，同時其保持高壓。
尤其是，燃料噴射系統10包括壓力傳感器22。壓力傳感器22部分安 裝在共軌20中，並設計用來連續地或重複地測量供應到共軌20中的燃料 的壓力。壓力傳感器22與ECU 40電連接，並且用於將所測量的存儲在共 軌20中的燃料的壓力值發送給ECU40。以下將存儲在共軌20中並由壓力 傳感器22所測量的燃料的壓力稱為"軌壓"。
調節閥18與ECU40電連接。在ECU40的控制下，調節閥18用來調 整從供油泵14供給的燃料量以傳送到高壓泵16的壓縮室，從而控制軌壓， 以使得軌壓與ECU 40預設的目標壓力一致。
共軌20還用於經由各自的高壓燃料通道17將其中累積的高壓燃料均 勻地供給到各個噴油器30。
每個噴油器30安裝在相應的汽缸62的燃燒室中的一個末端處，以允 許加壓的燃料直接噴入燃燒室。
具體而言，參照圖3，噴油器30主要包括基本呈圓柱形的外殼30a。 外殼30a內部形成有沿其長度方向設置的空腔30b。外殼30a在其一端(燃 料噴出端)的內部邊緣壁處的中央還形成有閥座30c。閥座30c具有與噴油 器30的外部以及與空腔30b連通的燃料噴嘴34，。
噴油器30還主要包括安裝在第一空腔32中的噴嘴針閥(針閥)32。 噴嘴針閥32可在燃料噴嘴34中打開和關閉。
噴嘴針閥32由外殼30a中形成的壓縮室100中所存儲的燃料的壓力偏 置，使得其位於閥座30c上以關閉燃料噴嘴34。高壓燃料從共軌20提供到 壓縮室100和空腔30b。
噴油器30還主要包括螺線管或壓電閥致動器36，其具有可在外殼36a 中形成的低壓通道37中打開和關閉，並與壓縮室100連通的閥元件。閥致 動器36電連接到ECU40。
具體而言，當由ECU40供能時，給定噴油器30的閥致動器36運行以 移動閥元件來打開低壓通道37。這使得壓縮室100中所充入燃料的壓力降 低。
壓縮室100中儲存的燃料的壓力降低使得噴嘴針閥32抵抗壓縮室100 中儲存的燃料壓力的偏置而從閥座30c升高，從而打開燃料噴嘴34。這導 致從共軌20供給的燃料噴入對應汽缸62的燃燒室中。
相反的，當閥致動器36的能量供應中斷時，給定的噴油器30的閥致 動器36運行以移動閥元件來關閉低壓通道37。這使得壓縮室100中所充燃 料的壓力升高。壓縮室100中儲存的燃料壓力的升高使得噴嘴針閥32由於 壓縮室100中儲存的燃料壓力的偏置而朝向閥座30c落下，從而關閉燃料 噴嘴34。這導致從共軌20供給的燃料停止向對應汽缸62的燃燒室中噴入。
具體而言，如上所述，當供能時，噴油器30設計為在供能持續時間期 間噴出燃料。換句話說，ECU 40運行以向噴油器30提供具有與供能持續 時間相對應的脈衝寬度(脈衝持續時間)的脈衝電流。
因此，對待施加給噴油器30的脈衝電流的脈衝寬度的控制能夠將從噴 油器30噴出的燃料量調節為目標噴射量。以下將噴油器30的供能持續時 間稱為"電流脈衝寬度"。噴油器30的電流脈衝寬度用作輸出到噴油器30 的指令值，用於噴出與指令值相對應的目標燃料量。
返回圖2， ECU 40與微處理器50及其外設集成在一起。微處理器50 包括CPU52、 ROM 54、 RAM 56、作為非易失性存儲器的實例的EEPROM 58、各種1/0 (輸入和輸出)埠等等。
至少有一個控制程序命令ECU40 (CPU 52)執行實際I-Q特性數據計 算模塊52a、位移量計算模塊52b、相位校正模塊52c以及燃料噴出校正模 塊52d的功能。
在本實施例中，預先測量指示每個噴油器30的間隔時間和壓力脈動之 間的關係的特性，並且基於所測量的特性以例如地圖格式或函數公式格式 提前確定參考I-Q特性數據F。參考I-Q特性數據F例如提前存儲在ECU 40 的EEPROM 58、 ROM 54和/或RAM 56中。
參考I-Q特性數據表示從噴油器30的前次噴射到緊接著前次噴射的後 次噴射之間的目標間隔時間與後次燃料噴射中從噴油器30實際噴出的燃料 量的校正值之間的參考關係。
具體而言，當設置了在多次噴射模式下噴油器30待執行的前次噴射和 後次噴射之間的目標間隔時間時，ECU 40運行以參照該參考I-Q特性數據 來獲取與所設置的目標間隔時間相對應的校正值。這樣，ECU40基於該校 正值對與後次噴射的目標燃料量相對應的指令值進行校正，從而將已校正 的指令值輸出給噴油器30。這使得對於後次噴射而言，從噴油器30實際噴 出的燃料量與目標燃料量相匹配。
燃料噴射系統10包括發動機轉速傳感器80、加速器傳感器(節氣門 (throttle)位置傳感器)81、溫度傳感器82以及其它傳感器83;這些傳感 器80、 81、 82和83用於測量指示柴油機60的運行狀況以及機動車輛的行 駛狀況的參數。
發動機轉速傳感器80電連接到ECU40，用於基於曲軸66的曲柄角來 測量指示柴油機10的RPM的數據，並將所測量的數據作為發動機轉速輸 出到ECU 40。
加速器傳感器81電連接到ECU40。加速器傳感器81用於測量駕駛者 所操作的機動車輛的加速器踏板的實際位置或衝程，並將所測量的加速器 踏板的實際衝程或位置作為表示駕駛者對柴油機60的轉矩請求(轉矩升高 請求或轉矩降低請求)的數據輸出給ECU40。
溫度傳感器82電連接到ECU 40，用於連續或周期性地測量指示發動 機冷卻液的溫度的數據，並將所測量的數據連續地或周期性地輸出給ECU 40。
其它傳感器83中的一些傳感器各用於測量指示柴油機60的運行狀況 的相應一個參數的瞬時值，並將所測量的相應一個參數的值輸出給ECU 40。
剩餘傳感器83中的每一個用於測量指示機動車輛的行駛狀況的相應一 個參數的瞬時值，並將所測量的相應一個參數的值輸出給ECU40。
ECU 40用於
接收傳感器22、 80、 81、 82和83所測量和發送的數據；並且 基於由所接收到的傳感器22、 80、 81、 82和83測量的數據中的至少 一些確定的柴油機60的運行狀況，控制柴油機60中安裝的包括噴油器30 和調節閥18在內的各種致動器，從而調節柴油機60的各種受控變量。 具體而言，ECU40編程為
基於由所接收到的傳感器22、 80、 81、 82和83測量的數據中的至少 一些確定的柴油機60的運行狀況，計算軌壓的目標壓力；以及
控制調節閥18使得軌壓與所計算的目標壓力相匹配。 另外，為了降低燃燒噪聲和/或氮氧化物(NOx)的排放，ECU40編程 為在多次噴射模式下，執行多次噴射(多次燃料射注)，其中該多次噴射 包括至少一次主噴射以及主噴射之前或之後的至少一次輔助噴射，如引燃 噴射和/或繼後噴射。
具體而言，ECU40編程為
基於所確定的柴油機60的運行狀況，為每個噴油器30的多次噴射中 的每一次計算適當的目標時刻、適當的目標噴射量和/或另一運行參數的適 當值；並且
在為多次噴射中的每一次計算的適當目標噴射時刻，將與為多次噴射 中的每一次所計算的相應一個目標噴射量相對應的指令值輸出給每個噴油 器30;該指令值指令每個噴油器30噴出相應的一個目標噴射量。
圖4示例性地示出在多次噴射模式下噴油器30時間上相鄰的燃料噴射 與噴油器30中產生的壓力脈動之間的關係。壓力脈動是由於在時間上相鄰 的燃料噴射中，噴嘴針閥32關閉燃料噴嘴34以停止前次噴射中的燃料射 注的時刻噴油器30中產生的水錘所造成的。
具體而言，在多次噴射模式下，ECU 40向噴油器30輸出具有與目標 噴射量相對應的電流脈衝寬度的脈衝電流作為前次噴射的指令值。脈衝電 流使噴油器30的噴嘴針閥32通過閥致動器36打幵燃料噴嘴34，從而向相 應汽缸62噴入目標燃料量，以此作為前次噴射(見圖4中的tl)。
其後，當從提供該脈衝電流起經過與電流脈衝的電流脈衝寬度相對應 的周期時，ECU40停止向噴油器30提供脈衝電流。這使得噴油器30的噴 嘴針閥32關閉燃料噴嘴34，從而停止向相應汽缸62噴入燃料(見圖4的 t2)。
在噴嘴針閥32關閉燃料噴嘴34的時刻，在噴油器30中產生水錘，導 致噴油器30中的壓力脈動(見圖4)。
在從前次噴射的脈衝電流的下降沿起經過指令間隔時間之後，ECU 40 向噴油器30輸出具有與目標噴射量相對應的電流脈衝寬度的脈衝電流，作 為後次噴射的指令值。該脈衝電流使得噴油器30的噴嘴針閥32通過閥致 動器36打開燃料噴嘴34，從而向對應汽缸62噴入目標燃料量，以此作為
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後次噴射(見圖4的t3)。
壓力脈動對噴油器30的開閥/關閥時刻產生影響。壓力脈動的幅值取決 於從前次噴射中停止燃料射注起的經過時間。
參照圖5，前次噴射中噴嘴針閥32的關閉時刻相對於前次噴射的電流 脈衝的下降沿(下降時刻)延遲了時間Tdel。另外，後次噴射中噴嘴針閥 32的打開時刻相對於後次噴射的電流脈衝的上升沿(上升時刻)延遲了時 間Tdsl 。
因此，必須預先設置延遲時間Tdel和延遲時間Tdsl，以基於指令間隔 時間和兩個預設的延遲時間Tdel和Tdsl確定目標間隔時間。例如，目標 間隔時間由以下等式[l]表示
Pt = Pi-Tdel+Tdsl [1]
其中Pt表示目標間隔時間，Pi表示指令間隔時間。
然而，前次噴射中噴油器(目標噴油器)30的噴射率的下降時刻和後 次噴射中目標噴油器30的噴射率的上升時刻由於其製造變量及其老化而改 變。例如，前次噴射中目標噴油器30的噴射率的下降時刻相對於其噴射率 的設定的下降時刻延遲(見附圖標記"210")。類似的，後次噴射中這個噴 油器30的噴射率的上升時刻相對於其噴射率的設定的上升時刻延遲(見附 圖標記"212")。
目標噴油器30的下降時刻相對於設定的下降時刻的延遲造成噴嘴針閥 32的關閉時刻的延遲時間從預設值Tdel改變為值Tde2。類似的，目標噴 油器30的上升時刻相對於設定的上升時刻的延遲造成噴嘴針閥32的打開 時刻的延遲時間從預設值Tdsl改變為值Tds2。
因此，在後次噴射開始的時刻，目標間隔時間與實際間隔時間不同相， 兩者相差為時間長度AINT1和時間長度AINT2之和；時間長度AINT1和 時間長度AINT2之和表示為"AINT1 + AINT2"。時間長度AINT1對應於預 設延遲時間Tdel與延遲時間Tde2之差，時間長度AINT2對應於延遲時間 Tds2與預設延遲時間Tdsl之差。
具體而言，如圖5中所示，指示從目標噴油器30的前次噴射到後次噴 射之間的實際間隔時間與後次噴射中從目標噴油器30實際噴出的燃料量的 校正值之間關係的實際I-Q特性與參考I-Q特性不同相，兩者相差為時間長
度"AINT1十細T2"。
假設不考慮參考I-Q特性和實際I-Q特性之間的相位差。 在該假設下，當設置了噴油器30的前次噴射和後次噴射之間的目標間 隔時間的值Ptl時，將獲得與目標間隔時間的設置值Ptl相對應的參考I-Q 特性在點220處的校正值。這樣，將基於參考I-Q特性在點220處的校正值 來校正與後次噴射的目標噴射量相對應的指令值。
然而，噴油器30的前次噴射和後次噴射之間的實際間隔時間的值Pal 比目標間隔時間的值Ptl短時間長度"AINT1 + AINT2"。因此，參考I-Q特 性在點220處的校正值不同於與實際間隔時間的值Pal相對應的實際I-Q 特性在點222處的校正值;應該將實際I-Q特性在點222處的該校正值用於 校正與後次噴射的目標噴射量相對於的指令值。
這可能降低校正從噴油器30實際噴出的燃料量的精度。 相反的，根據本實施例的燃料噴射系統10的設計考慮了參考I-Q特性 和實際I-Q特性之間的相位差。
具體而言，如上所述以及如圖1A和1B中所示，對於各個不同目標噴 射量，噴油器中的壓力脈動的特性基本上彼此一致，而與前次噴射中燃料 噴出停止與緊接著前次噴射的後次噴射中噴出燃料開始之間的間隔時間無 關。
另外，當在多次噴射模式下執行多輪第一次和第二次燃料射注，同時 每輪的第一次射注和第二次射注之間的目標間隔時間發生變化，從而
每輪的第一次射注的目標噴射量與另一輪的第一次射注的目標噴射量 不同；
每輪的第二次射注的目標噴射量與另一輪的第二次射注的目標噴射量 相同；並且
每輪的第一次射注停止的時刻與另一輪的第一次射注停止的時刻相同
時，
通過多輪第一次和第二次燃料射注從噴油器30實際噴出的燃料量"Q" 相對於目標間隔時間的變化的轉移曲線基本上彼此相同。
特別是，在多次噴射模式下緊接著前次噴射的後次噴射中從噴油器30 實際噴出的燃料量的變化極大地依賴於前次和後次噴射之間的實際間隔時
間的變化。
因此，即使在多次噴射模式下，前次噴射與後次噴射之間的實際間隔
時間發生變化，每個噴油器30的實際I-Q特性也僅與參考I-Q特性在相位 上有所不同。
另外，即使實際I-Q特性中包含測量誤差，實際I-Q特性與參考I-Q特 性也僅僅在偏移方向上有所偏差。
也就是說，實際I-Q特性相對於參考I-Q特性在相位方向和幅值偏移方 向上移位。
因此，根據本實施例的燃料噴射系統IO配置為以學習模式來 計算參考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，當參考I-Q特性移動第一和第二位移量時，參考I-Q特性和
實際I-Q特性之間的差值最小；並且
校正參考I-Q特性，使得參考I-Q特性在相位方向上移動第一位移量，
在幅值偏移方向上移動第二位移量，從而使校正過的參考I-Q特性與實際
I-Q特性相匹配。
校正過的參考I-Q特性使得在多次噴射模式下運行的ECU 40能夠校正 在多次噴射模式下執行的緊接著前次噴射的後次噴射中實際噴出的燃料
接下來，將描述根據本實施例的ECU 40的操作。
ECU 40的存儲器58、 54和56中的至少一個，在本實施例中諸如為 EEPROM 58，作為預先存儲參考I-Q特性數據F的存儲模塊。
更具體而言，參考I-Q特性數據F表示從每個噴油器30的前次噴射到 緊接著前次噴射的後次噴射之間的目標間隔時間這一變量與後次噴射中從 相應的噴油器30實際噴出的燃料量的校正值這一變量之間的參考關係；目 標間隔時間這一變量屬於可用於目標噴射周期的整個時間範圍內。
具體而言，從噴油器30實際噴出的燃料量的校正值例如設置為在後次 噴射中待施加給噴油器30的電流脈衝的下降時刻的校正值；該電流脈衝控 制後次噴射中從噴油器30實際噴出的燃料量。對後次噴射中待施加給噴油 器30的電流脈衝的下降時刻的校正使得該電流脈衝的電流脈衝寬度得到調 整，從而改變後次噴射中從噴油器30實際噴出的燃料量。
當與目標間隔時間的給定值相對應的、從噴油器30實際噴出的燃料量 低於相應的目標噴射量時，在目標間隔時間的該給定值處，參考I-Q特性數 據的校正值的符號為正。另外，當與目標間隔時間的給定值相對應的、從 噴油器30實際噴出的燃料量高於相應的目標噴射量時，在目標間隔時間的 該給定值處，參考I-Q特性數據的校正值的符號為負。
例如，每個噴油器30的參考I-Q特性數據F在調整的同時確定並存儲 在EEPROM58中。
對ECU 40進行編程以在每個預定循環啟動並執行例如裝載在RAM 56 中並在圖6A中示出的例程(學習例程)。
當在執行燃料噴射控制模式期間啟動該學習例程時，CPU 52用作I-Q 特性數據計算模塊52a，以在步驟S400中確定是否滿足以下的學習許可條 件
(A) 由ECU40確定的目標噴射量等於或低於零；並且
(B) 加速器踏板的實際加速器位置或衝程基於由加速器傳感器81測 量的數據而被設定為零。
注意，下面將描述被設定得低於零的目標噴射量的情況。 具體而言，己經確定了待施加到給定噴油器30的脈衝電流的電流脈衝 寬度，其對應於"零"目標噴射量；以下將該電流脈衝寬度稱為"零噴射 脈衝寬度"。這樣，在將具有零噴射脈衝寬度的脈衝電流施加到給定噴油器 30時，從給定噴油器30實際噴出的燃料量通常應該變為零。
然而，噴油器30的燃料噴出特性由於其製造變量和域老化而與相應的 參考燃料噴出特性不同。因此，在將具有零噴射脈衝寬度的脈衝電流施加 到給定噴油器30時，從給定噴油器30實際噴出的燃料量可能並不為零。 換句話說，儘管將目標噴射量設定為零，但是給定噴油器30仍可噴出一定 量的燃料。
假設噴油器30具有如下燃料噴出特性，gp，在將目標噴射量設定置為 零的情況下，從噴油器30實際噴出的燃料量並不為零。
在該假設下，為了將從噴油器30實際噴出的燃料量設定為零，ECU40 運行以將具有與負的目標噴射量值相對應的電流脈衝寬度的脈衝電流施加 給噴油器30;該電流脈衝寬度短於零噴射脈衝寬度。這使得從噴油器30實
際噴出的燃料量變為零。
在確定滿足學習許可條件時(步驟S400中為"是")，CPU 52進行到 步驟S402，否則(步驟S400中為"否")，終止該學習例程。
在步驟S402， CPU 52在學習模式下運行以指令噴油器(目標噴油器 30)在第一次噴射中噴出第一目標燃料量，其中該噴油器30基於滿足時刻 的學習許可條件而被選為學習的噴油器。
在從第一次噴射中燃料噴出停止起經過目標間隔時間的值(點)之後， CPU 52指令目標噴油器30在第二次噴射中噴出第二目標燃料量。
在步驟S402， CPU 52在可用作目標間隔時間的整個時間範圍的至少一 個時段內改變目標間隔時間的點的同時重複執行一輪第一次噴射和第二次 噴射(見步驟S402的402a)。
在步驟S402， CPU 52基於發動機轉速傳感器80的測量數據，在每輪 第一次和第二次噴射基礎上測量曲軸66旋轉的增加量(見步驟S402的 402b)。 CPU 52還基於發動機轉速傳感器80的測量數據測量每輪第一次和 第二次噴射時刻的發動機轉速(見步驟S402的402c)。
在步驟S402， CPU 52計算所測量的曲軸66旋轉的增加量與所測量的 發動機轉速的乘積，以此作為目標間隔時間的每個點的與轉矩成正比的量 (見步驟S402的402d)。
接下來，CPU52基於目標間隔時間的每個點的與轉矩成正比的量來估 計目標間隔時間的每個點的發動機轉矩，從而基於所估計的目標間隔時間 的每個點的發動機轉矩來估計相應一輪第一次和第二次噴射在目標間隔時 間的每個點的實際噴射量(步驟S402的402e)。
在步驟S402中，CPU 52在目標間隔時間的每個點處，基於所估計的 目標間隔時間的每個點的實際噴射量，來計算第二次噴射中待施加給目標 噴油器30的電流脈衝的下降時刻的校正值(步驟S402的402f)。
在步驟S402的步驟402f中，CPU 52在目標間隔時間的至少一個時段 的每個點處，基於第二次噴射中待施加給目標噴油器30的電流脈衝的下降 時刻的校正值來產生實際I-Q特性數據。
圖7A示例性地示出參考I-Q特性數據的圖形表示230和多個實際I-Q 特性數據232，其中假設每個實際I-Q特性數據與參考I-Q特性數據具有基
本正弦波形同時幅度逐漸降低。
接下來，在步驟S404中，CPU 52作為位移量計算模塊52b，以 從EEPROM58讀取參考I-Q特性數據；並且
計算參考I-Q特性數據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，從而在參考I-Q特性數據移動第一和第二位移量時，將 參考I-Q特性數據和實際I-Q特性數據之間的距離最小化或減小到低於預定 閾值。
在步驟S404中，例如，CPU52計算參考I-Q特性數據和每條實際I-Q 特性數據在幅值偏移方向上的偏移差。
然後，CPU 52計算偏移差的平方和以作為實際I-Q特性數據與參考I-Q 特性數據之間的距離。這樣不需要考慮每個偏移差的符號，從而在將偏移 差的平方和最小化或減小到低於預定閾值時，能夠簡化計算參考I-Q特性數 據和實際I-Q特性數據之間的距離。
下面將描述在將參考I-Q特性數據和實際I-Q特性數據之間的距離最小 化時計算參考I-Q特性數據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體方法。
(I)參考I-Q特性數據位移微長度(micro length)
如圖7A中所示，CPU 52嘗試地並依次地將參考I-Q特性數據230在 相位方向上朝向實際I-Q特性數據232位移微長度，並在每次位移微長度將 參考I-Q特性數據230和實際I-Q特性數據232之間的距離最小化時計算(監 控)第二位移量的值。
參考I-Q特性數據230和實際I-Q特性數據232之間的距離例如定義為 參考I-Q特性數據和每條實際I-Q特性數據232在幅值偏移方向上的偏移差 的平方和。參考I-Q特性數據230和實際I-Q特性數據232之間的距離例如 可以定義為參考I-Q特性數據230和至少一條預定的實際I-Q特性數據232 在幅值偏移方向上的偏移差。
具體而言，假設
將指示目標間隔時間的一點在其所有點中的順序稱為"i"，將目標間隔 時間的點數稱為"n"，多條實際I-Q特性數據稱為"Qri"，位移數稱為"j"， 每個位移的第二位移量稱為"bj"，與多條實際I-Q特性數據相對應的參考
I-Q特性數據稱為"Qmi"，以及每個位移的偏移差的平方和稱為"Sj"。 在該假設情況下，偏移差的平方和由下面的等式[2]表示formula see original document page 25 [2]
偏移差的平方和Sj是第二位移量bj的二次函數。如圖7B中所示，因 為二次函數具有下凹的形狀，所以能夠根據等式[2]容易地計算出偏移差的 平方和Sj最小時的第二位移量bj的值。
如上所述，在圖6B的步驟S404a中每次位移微長度時CPU 52計算偏 移差的平方和Sj的最小值。
然後，在步驟S404b中，CPU52在與第一位移量的確定值相對應的已 計算的偏移差的平方和Sj的最小值在預定範圍內針對各個位移的多個已計 算的最小值中最小時，確定在相位方向上的第一位移量的值。 (II)使用偏微分的方法
作為另一種方法，將參考I-Q特性數據230和實際I-Q特性數據232 之間的距離定義為參考I-Q特性數據230和每條實際I-Q特性數據232在幅 值偏移方向上的偏移差的平方和。
具體而言，CPU 52使用參考I-Q特性數據230和相應的一條實際I-Q
特性數據232之間在幅值偏移方向上的偏移差的平方和的偏微分。
參考圖6C，在步驟S404c中，CPU 52根據等式[2]計算當偏移差的平
方和Sj最小時的第二位移量bj的值。
接下來，在步驟S404d中，當偏移差的平方和Sj的偏微分變為零時，
CPU 52將步驟S404c中計算的第二位移量bj的值賦給等式[2]，從而基於在
相位方向上的第一位移量的值來計算偏移差的平方和Sj的最小值。
隨後，在步驟S404e中，當偏移差的平方和Sj根據等式[2]最小化時，
CPU 52將所計算的偏移差的平方和Sj的最小值賦給等式[2]，從而計算第二
位移量bj的值。
其後，CPU52重複步驟S404d和S404e的操作，直到在偏移差的平方 和Sj的偏微分變為零的時刻第一位移量在相位方向的變化大於預定值時。
當在偏移差的平方和Sj的偏微分變為零的時刻第一位移量在相位方向 上的變化大於或等於預定值時，CPU 52確定第一位移量的值是用於校正參
考I-Q特性數據的值。
接下來，將詳細描述在步驟S404d中，當偏移差的平方和Sj的偏微分 最小化時，基於在相位方向上的第一位移量計算偏移差的平方和Sj的最小 值的過程。
參考I-Q特性數據表示為函數"y = f(x)"，其中x表示與相位方向相對 應的目標間隔時間，y表示與幅值偏移方向相對應的校正值。當參考I-Q特 性數據在相位方向(x方向)上移動"a"並且在幅值偏移方向(y方向) 上移動"b"時，移動後的參考I-Q特性數據表示為函數"y-b-f(x-a)"。參 考符號"a"表示變量第一位移量，參考符號"b"表示變量第二位移量。
另外， 一條實際I-Q特性數據表示為"(Xi,yi)"。
這些表示使得參考I-Q特性數據和每條實際I-Q特性數據之間在幅值偏 移方向上的偏移差的平方和由下面的等式[3]表示formula see original document page 26 [3]
其中S表示偏移差的平方和。 等式[3]基本等同於等式[2]。
偏移差的平方和S相對於變量第一位移量"a"的偏微分由下面的等式 [4]表示
formula see original document page 26 [4]
因為等式[3]是變量第一位移量"a"的周期函數，如圖8中所示，所以 當偏移差的平方和S的偏微分為零時呈現變量第一位移量"a"的多個值。 優選地確定變量第一位移量"a"的該多個值中最接近零的一個值。因此， 在步驟S404d中，CPU 52利用Newton方法或二分法來計算變量第一位移 量"a"的值中的一個；該計算得到的一個值接近第一偏移量的零點。
例如，下面將描述當偏移差的平方和S相對於變量第一位移量"a"的 值的偏微分(5S/Sa)為零時，使用二分法計算變量"a"的值的方法。
如圖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點處 為增函數。隨後，將為二分法而確定的區間的兩個界限的初始值確定如下:
特別是，將該區間的兩個界限的初始值中的一個設定為零。如圖8中所示，當偏移差的平方和S的偏微分在第一位移量的零點處 為正時，偏移差的平方和S相對於第一位移量的值的偏微分在從第一位移 量的零點起的負區域處為負時的第一位移量的值被設定為該區間的兩個界 限的初始值中的另一個。
相反的，當偏移差的平方和S的偏微分在第一位移量的零點處為負時， 偏移差的平方和S相對於第一位移量的值的偏微分在從第一位移量的零點 起為正時的第一位移量的值被設定為該區間的兩個界限的初始值中的另一個。
其後，在該區間內開始二分法從而確定當偏移差的平方和s的偏微分
為零時的變量第一位移量"a"的值。
例如，在二分法中，CPU 52如下反覆地收窄該區間。首先，CPU 52 定義該區間的中點。
當中點處的偏移差的平方和S的偏微分與下界限處的偏移差的平方和 S的偏微分符號相同時，CPU 52認為為零的解位於從中點到上界限的區間 中。然後，CPU52用中點代替下界限。
否則，當中點處的偏移差的平方和S的偏微分與下界限處的偏移差的 平方和S的偏微分符號不相同時，CPU52認為解位於從下界限到中點的區 間中。然後，CPU52用中點代替上界限。
繼續該過程，直到區間寬度的絕對值小於預定容限。
作為另一實例，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點處的導數。CPU 52沿著該值處的切線得到 該切線與第一位移量的軸相交的點。其後，CPU 52沿著偏移差的平方和S
的值處的切線得到該切線與第一位移量的軸相交的點。
最後，該切線與第一位移量的軸相交處的點收斂為解。 例如，圖9A示例性地示出了偏移差的平方和S相對於變量第一位移量 "a"的偏微分的波形250。波形250在SS/Sa的零點附近具有一個平坦部分。
作為另一實例，圖9B示例性地示出了偏移差的平方和S相對於變量第 一位移量"a"的偏微分的波形250。參考圖9B，具有多個第一位移量的解; 這些解使得偏移差的平方和S相對於變量"a"的值的偏微分變為零。
例如，當CPU 52利用二分法或Newton方法計算5S/5a為零時的變量 第一位移量"a"的值時，變量第一位移量"a"的解可以是圖9A或圖9B 中所示的點260。
在圖9A的情況中，變量第一位移量"a"的正確解是5S/Sa零點附近的 平坦波形區域的中點。在圖9B的情況中，變量第一位移量"a"的正確解 基本是多個解的中值。
為了得到SS/Sa變為零時變量第一位移量"a"的更精確的解，首先得 到的SS/Sa變為零時的變量第一位移量"a"的解被設置為暫定解(tentative root)。然後，在步驟S494d中，CPU 52在升高/降低方向將變量第一位移量 "a"從該暫定解(如點260)增大/減小一個微長度。
當由CPU 52減小的變量第一位移量"a"的一個值處5S/Sa的絕對值到 達預定值(點262)時，CPU 52保存與點262相對應的變量第一位移量"a" 的值Vl。類似的，當由CPU 52增大的變量第一位移量"a"的一個值處SS/5a 的絕對值到達預定值(點264)時，CPU 52保存與點264相對應的變量第 一位移量"a"的值V2。
然後，CPU 52為與點262和點264之間的中間點266相對應的變量第 一位移量"a"的值計算值VI和V2之間的中間值Vm，作為當5S/5a變為 零時的變量第一位移量"a"的值的正確解。
儘管在圖9A中，中間值Vm並不是SS/5a的零點附近的平坦波形區域 的中點，但是該中間值Vm與暫定解260相比更接近中點。類似的，在圖 9B中，儘管中間值Vm並不是多個解的中值，但是該中間值Vm與暫定解 260相比更接近中值。
在步驟S404d中，當計算等式[3]的偏微分時，必須對作為參考I-Q特 性的函數f(x)求導。
參考圖IOA，如果參考I-Q特性的目標間隔時間的值相對較長，則參考 I-Q特性的波形270變成多邊形曲線。具有這種多邊形曲線的參考I-Q特性 對於變量第一位移量"a"求導計算出偏移差的平方和的偏微分。所計算的 偏移差的平方和的偏微分在圖10B中以附圖標記280示出；而這很難準確 合適地得到偏移差的平方和的偏微分。
具體而言，在附圖標記280所示的偏移差的平方和的偏微分(SS/Sa)
280的情況下計算變量第一位移量"a"的解時，可能很難學習SS/Sa變為 零時的變量第一位移量"a"的適當解。
因此，在步驟S404d中，CPU52對參考I-Q特性270進行平滑以產生 平滑的參考I-Q特性272。這使得具有平滑的參考I-Q特性272的參考I-Q 特性的微分能夠計算圖10B中所示的偏移差的平方和的適當的偏微分282。
下面將參照圖11描述使用移動平均值來平滑參考I-Q特性數據的方法。
參照圖11 ，附圖標記290、 292、 294和296表示參考I-Q特性數據270 上的給定點，用攀示出。附圖標記300和302表示目標間隔時間的一個範 圍的兩個點，該範圍將用於在該範圍內的目標間隔時間的計算點處計算參 考I-Q特性數據270的移動平均值。點300和計算點之間的寬度表示第一移 動平均值寬度，計算點和點302之間的寬度表示第二移動平均值寬度。該 範圍由第一和第二移動平均值寬度組成。
點300處的校正值對應於連接點290和292的線上的校正值，點302 處的校正值對應於連接點294和296的線上的點的校正值。
將該範圍內的點300和292之間的區間A中的平均校正值稱為"Avel "， 從區間A繼續的、在該範圍內的點292和294之間的區間B中的平均校正 值稱為"Ave2"。另外，從區間B繼續的、在該範圍內的點294和302之間 的區間C中的平均校正值稱為"Ave3"。
這樣，在該計算點處參考I-Q特性數據的移動平均值Ave用下面的等 式[5]計算
Ave = (Ave 1 XTLA + Ave2 XTLB + Ave3 X TLC)/(TLA + TLB + TLC) [5]
其中TLA表示區間A的時間長度，TLB表示區間B的時間長度，TLC 表示區間C的時間長度。
計算點處的參考I-Q特性數據270上的點310並不位於連接點292和 294的線上，而是位於在與TLA、 TLB和TLC之和相對應的範圍內對參考 I-Q特性數據270進行平滑所得到的位置處。
在每個給定計算點處計算參考I-Q特性數據上的移動平均值將平滑參 考I-Q特性數據270，從而產生平滑的參考I-Q特性數據272。
可以提前準備平滑的參考I-Q特性數據272並將其存儲在例如 EEPROM58中。CPU 52還可以例如在執行步驟S404中的操作時，計算每 個給定計算點處參考I-Q特性數據的移動平均值，以產生平滑的參考I-Q特 性數據270。後面的方法不需要將平滑的I-Q特性數據272存儲在例如 EEPROM58中。
隨後，在步驟S406中，CPU52作為相位校正模塊52。也就是說，CPU 52校正參考I-Q特性數據從而通過步驟S404中的操作將參考I-Q特性數據 在相位方向上位移已計算的第一位移量，從而最小化參考I-Q特性數據和實 際I-Q特性數據之間的距離。
接下來，CPU 52在步驟S406將已校正的參考I-Q特性數據存儲在例如 EEPROM58中，終止該學習例程。
其後，當要求多次噴射時，ECU40作為燃料噴出校正模塊52d，將具 有與所確定的目標噴射量相對應的電流脈衝寬度的電流脈衝輸出給至少一 個噴油器30;該電流脈衝指令該至少一個噴油器30將已確定的目標噴射量 噴入相應的汽缸62。
在從電流脈衝的下降沿經過己確定的目標間隔時間值之後，ECU 40參 考存儲在EEPROM58中已校正的I-Q特性數據，獲取與已確定的目標間隔 時間值相對應的校正值。
然後，ECU 40基於所獲取的校正值對待施加給至少一個噴油器30的 電流脈衝的電流脈衝寬度進行校正；該電流脈衝寬度對應於已確定的目標 噴射量。此後，ECU40將已校正的電流脈衝輸出到該至少一個噴油器30， 從而指令該至少一個噴油器30基於該已校正的電流脈衝噴出一定量的燃 料。
這使得從該至少一個噴油器30實際噴出的燃料量與所確定的目標量相 匹配，而對第一次和第二次噴射之間的實際間隔時間的變化幾乎沒有影響。
如上所述，根據本實施例的燃料噴射系統IO設計為著重於如下事實
實際I-Q特性與參考I-Q特性在相位方向上出現的偏差是由於噴油器 30的變化(製造變量)和每個噴油器30的老化，在幅值偏移方向上出現的 偏差是由於測量誤差。
具體而言，將燃料噴射系統10設計用於
計算參考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，使得當參考I-Q特性移動第一和第二位移量時，參考I-Q特 性和實際I-Q特性之間的差值最小；並且
基於所計算的第一位移量，校正參考I-Q特性。
這使得在多次噴射模式下，可基於已校正的參考I-Q特性數據，校正緊 接著前次噴射的後次噴射中實際噴出的燃料量。
這實現了以下效果在可用於目標噴射周期的整個時間範圍內高精度 地校正多次噴射模式下從緊接著前次噴射的後次噴射中實際噴出的燃料
燃料噴射系統IO還設計為在可用於目標間隔時間的整個時間範圍的至 少一個時段內改變目標間隔時間的點時重複地執行一輪第一次噴射和第二 次噴射，從而產生與該目標間隔時間的至少一個時段相對應的至少一條實 際I-Q特性數據。
這在本實施例所實現的效果之外，還實現了以下效果在可用於目標 噴射周期的整個時間範圍內高精度地校正多次噴射模式下從緊接著前次噴 射的後次噴射中實際噴出的燃料量，同時降低了學習完成之前所需的學習
在本實施例中，燃料噴射系統配置為校正多次噴射模式下，在緊接著 前次噴射的後次噴射中待施加給目標噴油器30的電流脈衝的下降時刻，從 而校正電流脈衝的電流脈衝寬度。這可校正後次噴射中從目標噴油器30實 際噴出的燃料量。然而本發明不限於這種配置。
特別是，燃料噴射系統配置為校正多次噴射模式下後次噴射中目標噴 油器30的噴出時刻，從而校正後次噴射中從目標噴油器30實際噴出的燃
、。 在本實施例中，將從每個噴油器30的前次噴射到緊接著前次噴射的後 次噴射之間的目標間隔時間與相應的一個噴油器30在後次噴射中實際噴出 的燃料量的校正值之間的參考關係用作每個參考I-Q特性數據和實際I-Q特 性數據。
然而，也可將從每個噴油器30的前次噴射到緊接著前次噴射的後次噴 射之間的目標間隔時間與相應的一個噴油器30在前次噴射和後次噴射中實 際噴出的總燃料量的校正值之間的參考關係用作每個參考I-Q特性數據和
實際I-Q特性數據。
可以將多次噴射模式下多次燃料射注中一些時間上相鄰的射注組合為 時間上相鄰的燃料噴射(前次噴射和後次噴射)。
本發明並不局限於本實施例，還可以進行如下所述的修改。
在該本實施例中，參考I-Q特性數據與每條實際I-Q特性數據在幅值偏 移方向上的偏移差的平方和用作實際I-Q特性數據與參考I-Q特性數據之間 的距離，但本發明並不限於該結構。
具體而言，在本實施例中，實際I-Q特性數據與參考I-Q特性數據之間 的距離被定義為二維表示的實際I-Q特性數據與二維表示的參考I-Q特性數 據之間的幾何距離(參見圖7A的示例)。
例如，二維表示的實際I-Q特性數據與二維表示的參考I-Q特性數據之 間在相位方向(水平方向)上的第一距離，或者二維表示的實際I-Q特性數 據與二維表示的參考I-Q特性數據之間在幅值偏移方向(垂直方向)上的第 二距離可用作實際I-Q特性數據與參考I-Q特性數據之間的幾何距離。
另外，第一距離的平方與第二距離的平方之和可用作實際I-Q特性數據 與參考I-Q特性數據之間的幾何距離。
可以在可接受的預定壓力範圍內的每個軌壓處執行該學習例程。
可以在共軌20中安裝限壓器。限壓器用於釋放共軌20中所充的燃料， 從而減低軌壓，以使得軌壓不超過預設上限。代替限壓器，或者除了限壓 器之外，還可以使用減壓閥，從而在ECU40的控制下降低軌壓。
在本實施例中，使用柴油機60作為內燃機，但是本發明並不局限於該 結構。特別的，火花點火式汽油機，如直噴式汽油機，也可以用作該內燃 機。
雖然已經描述了當前被認為是本發明的實施例及其修改的內容，但是 可以理解，還可以作出各種這裡未描述的修改，其意圖在所附權利要求中 使所有這種修改都落在本發明的真實精神和範圍內。
權利要求
1、一種裝置，用於控制多次噴射模式下噴油器在前次噴射中噴入內燃機的燃料量，並在經過目標間隔時間之後，控制所述噴油器在後次噴射中噴入所述內燃機的燃料量，所述裝置包括存儲單元，配置為在其中存儲有與在針對所述目標間隔時間而確定的可用範圍內的變量目標間隔時間相關的所述噴油器的參考燃料噴出特性，所述目標間隔時間表示所述前次噴射中所述噴油器停止噴出燃料與所述後次噴射中所述噴油器開始噴出燃料之間的間隔，所述參考燃料噴出特性至少取決於所述後次噴射中從所述噴油器實際噴出的燃料量；實際燃料噴出特性獲取單元，配置為獲取與在所述可用範圍的至少一個時段內的變量目標間隔時間相關的所述噴油器的實際噴出特性；位移量計算單元，配置為嘗試性地將所述參考燃料噴出特性在相位方向和幅值偏移方向上位移至所獲取的實際燃料噴出特性，同時監控所述參考燃料噴出特性與所獲取的實際燃料噴出特性之間的距離，並且在所監控的距離最小時，計算所述參考燃料噴出特性與所獲取的實際燃料噴出特性在相位方向上的位移量；以及相位校正單元，配置為將所述參考燃料噴出特性在相位方向上位移所計算的位移量，從而校正所述參考燃料噴出特性。
2、 根據權利要求l所述的裝置，還包括燃料噴出校正單元，配置為基於已校正的參考燃料噴出特性來校正所 述噴油器，以便控制所述後次噴射中從所述噴油器實際噴出的燃料量。
3、 根據權利要求l所述的裝置，其中所述實際燃料噴出特性獲取單元 配置為按照學習模式進行操作，以執行第一次噴射，該第一次噴射將指令值輸出給所述噴油器，所述指令值指示所述噴油器噴出第一目標燃料量；以及第二次噴射，在從所述第一次噴射中所述噴油器停止噴出燃料起經過 變量目標間隔時間的值之後，該第二次噴射將指令值輸出給所述噴油器， 所述指令值指示所述噴油器在第二次噴射中噴出第二目標燃料量；以及 在改變所述可用範圍的所述至少一個時段內的所述變量目標間隔時間值的同時，重複一輪第一次和第二次噴射，並且所述實際燃料噴出特性獲取單元配置為基於重複該輪第一次和第二次噴射的結果，獲取與所述可用範圍的至少一個時段內的變量目標間隔時間相關的所述噴油器的所述實際燃料噴出特性。
4、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述位移量計算單位配置為利用 Newton方法計算所述參考燃料噴出特性與所獲取的實際燃料噴出特性在相 位方向上的位移量。
5、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述位移量計算單位配置為利用 二分法計算所述參考燃料噴出特性與所獲取的實際燃料噴出特性在相位方 向上的位移量。
6、 根據權利要求5所述的裝置，其中所述實際燃料噴出特性獲取單元 配置為獲取與所述可用範圍的至少一個時段內的變量目標間隔時間相關的 所述噴油器的多條實際燃料噴出特性數據，所述參考燃料噴出特性與所獲 取的實際燃料噴出特性之間的距離是所述參考燃料噴出特性與每條所述實 際燃料噴出特性數據在幅值偏移方向上距離的平方和，並且所述位移量計 算單元配置為將用於所述二分法的區間的兩個界限中的一個的初始值設定為零； 當所述距離的平方和的偏微分在所述位移量的零點處為正時，將在從 所述位移量的零點起的負區域中所述距離的平方和相對於所述位移量的偏 微分為負時的位移量的值設定為所述區間的兩個界限中的另一個的初始 值；當所述距離的平方和的偏微分在位移量的零點處為負時，將在從所述 位移量的零點起的正區域中所述距離的平方和相對於所述位移量的偏微分 為正時的位移量的值設定為所述區間的兩個界限中的另一個的初始值；以 及 基於所述區間執行所述二分法，從而計算所述距離的平方和的偏微分 為零的位移量的值，使得所述距離的平方和最小。
7、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述實際燃料噴出特性獲取單元 配置為獲取與所述可用範圍的至少一個時段內的變量目標間隔時間相關的 所述噴油器的多條實際燃料噴出特性數據，所述參考燃料噴出特性與所獲 取的實際燃料噴出特性之間的距離是所述參考燃料噴出特性與每條所述實 際燃料噴出特性數據在幅值偏移方向上的距離的平方和，所述位移量計算單元配置為將所述距離的平方和相對於所述位移量的偏微分為零時的位移量的值 設置為暫定解；將所述位移量從所述暫定解起在相對於所述暫定解的增大/減小方向增 大/減小微長度；當基於所述位移量的減小的所述距離的平方和的偏微分的絕對值達到 預定值時，保存與所述預定值相對應的第一位移量值；當基於所述位移量的增大的所述距離的平方和的偏微分的絕對值達到 預定值時，保存與所述預定值相對應的第二位移量值；以及確定第一和第二值之間的中間值作為所述距離的平方和最小時所對應 的位移量的準確解。
8、 根據權利要求l所述的裝置，其中所述實際燃料噴出特性獲取單元 配置為獲取與所述可用範圍的至少一個時段內的變量目標間隔時間相關的 所述噴油器的多條實際燃料噴出特性數據，所述參考燃料噴出特性與所獲 取的實際燃料噴出特性之間的距離是所述參考燃料噴出特性與每條所述實 際燃料噴出特性數據在幅值偏移方向上距離的平方和，所述位移量計算單 元配置為平滑所述參考燃料噴出特性；以及對已平滑的參數燃料噴出特性求導，從而計算出所述距離的平方和相 對於所述位移量的偏微分。
9、 根據權利要求8所述的裝置，其中所述位移量計算單元配置為基於 所述參考燃料噴出特性來計算移動平均值，從而平滑所述參考燃料噴出特 性。
10、 根據權利要求9所述的裝置，其中所述實際燃料噴出特性獲取單 元配置為當計算所述距離的平方和相對於位移量的偏微分時計算所述參考 燃料噴出特性上的每個給定點處的移動平均值。
11、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述位移量計算單元配置為 嘗試性地將所述參考燃料噴出特性在所述相位方向和所述幅值偏移方向上向所獲取的實際燃料噴出特性位移微長度；每次位移微長度時計算當所述參考燃料噴出特性與所獲取的實際燃料 噴出特性之間的距離最小時在幅值偏移方向上偏移位移量的值；以及每次位移微長度時計算所述距離的最小值；以及當與所確定的位移量的值相對應的所計算的所述距離的最小值在針對 各個位移所計算的多個最小值中最小時，確定在相位方向上的位移量的值， 並且所述相位校正單元配置為將所述參考燃料噴出特性在相位方向上位移 所確定的位移量的值，從而校正所述參考燃料噴出特性。
12、根據權利要求ll所述的裝置，其中所述實際燃料噴出特性獲取單 元配置為獲取與所述可用範圍的至少一個時段內的變量目標間隔時間相關 的所述噴油器的多條實際燃料噴出特性數據，所述參考燃料噴出特性與所 獲取的實際燃料噴出特性之間的所述距離是所述參考燃料噴出特性與每條 所述實際燃料噴出特性數據在幅值偏移方向上距離的平方和。
13、 一種燃料噴射系統，包括 累積器；燃料泵，配置為對燃料加壓並將加壓的燃料供給給所述累積器，從而 將所述加壓的燃料存儲在所述累積器中； 噴油器，用於將存儲在所述累積器中的燃料噴射到內燃機的汽缸中；以及根據權利要求1所述裝置，該裝置用於控制在多次噴射模式下，所述 噴油器在前次噴射中噴入內燃機的燃料量，並在經過目標間隔時間之後， 控制所述噴油器在後次噴射中噴入所述內燃機的燃料量。
全文摘要
在一種裝置中，位移量計算單元嘗試性地將參考燃料噴出特性在相位方向和幅值偏移方向上位移至所獲取的實際燃料噴出特性，同時監控參考燃料噴出特性與所獲取的實際燃料噴出特性之間的距離。位移量計算單元在所監控的距離最小時計算參考燃料噴出特性與所獲取的實際燃料噴出特性在相位方向上的位移量。相位校正單元將參考燃料噴出特性在相位方向上位移所計算的位移量，從而校正參考燃料噴出特性。
文檔編號F02D41/40GK101377170SQ20081021512
公開日2009年3月4日 申請日期2008年9月1日 優先權日2007年8月31日
發明者今井稔, 山田直幸, 石塚康治 申請人:株式會社電裝