專利名稱：內燃機的燃料噴射控制設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內燃機的燃料噴射控制設備。具體地說，該裝置執(zhí)行這樣的控制在該控制中，限制氣缸之間的曲軸的旋轉速度的離差。
背景技術：
噴射器的各自不同或者進氣門/排氣門的氣門正時的離差可以產(chǎn)生每個氣缸的旋轉速度的離差。JP-6-50077B公開了，燃料噴射量被校正從而借助探測旋轉速度的變化(旋轉角速度)來平均每個缸的旋轉速度。但是，只在發(fā)動機穩(wěn)定時如處于怠速時才進行燃料噴射量的校正。即，當發(fā)動機以各種速度進行運轉時，氣缸之間的旋轉速度的離差不能得到校正，因此排放增多了并且駕駛性能也不好。
JP-8-218924A公開了，兩個濾波器過濾頻率不同的旋轉速度信號。可以探測到至少兩個穩(wěn)定工作值和固有地依賴于頻率的目標穩(wěn)定工作值及固有頻率的控制偏差。具體地說，使用了帶通濾波器(BPF)，該濾波器的中心頻率是凸輪軸頻率、曲軸頻率和點火頻率的一半。把旋轉速度信號輸入到帶通濾波器中。根據(jù)濾波器輸出，把控制偏差加起來并且根據(jù)加起來的值來控制發(fā)動機輸出。當曲軸速度的離差在缸之間升高時，該離差作為控制偏差被計算出，從而確定曲軸速度在每個缸的相對視圖中是否趨于較高或者較低。調整燃料噴射量以減小缸之間的曲軸速度的離差。但是，不會得到相對于理想值的絕對偏差。因此，不能合適地控制每個缸中的燃燒情況。例如，當每個缸的曲軸速度沿著相同方向偏離理想速度，難于執(zhí)行合適的控制。

發(fā)明內容
由于上面這些而形成了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種在內燃機的所有驅動區(qū)域內可以校正缸之間的曲軸的旋轉速度離差的燃料噴射控制設備。
多缸內燃機的燃料噴射控制設備包括計算器，用于計算出發(fā)動機曲軸的旋轉速度；濾波器，用于借助根據(jù)發(fā)動機燃燒頻率所限定出的頻率來過濾旋轉速度，從而得到與目前轉矩相對應的值；及控制器，用于根據(jù)與目前轉矩相對應的值來控制發(fā)動機的每個缸的特性。


參照附圖的下面詳細描述使本發(fā)明的上面的和其它的目的、特征和優(yōu)點變得更加清楚，在這些附圖中，相同零件用相同標號來表示，其中圖1是示意圖，它示出了發(fā)動機控制系統(tǒng)；圖2A和2B是時間圖，它示出了每個缸的旋轉速度的轉換；圖3是方框圖，它示出了用來計算出每個缸的工作負荷的控制塊；圖4是時間圖，它示出了旋轉速度、與目前轉矩相對應的值和每個缸的工作負荷；圖5是流程圖，它示出了每個缸的學習值的計算過程；圖6是流程圖，它示出了燃料噴射控制過程；圖7是時間圖，它示出了在具體缸中進行燃燒的情況下與目前轉矩相對應的值的轉換；
圖8是流程圖，它示出了燃料噴射開始正時估算過程；圖9是流程圖，它示出了每個缸的燃燒工作負荷的計算過程；圖10A-10E是時間圖，它們示出了旋轉速度、燃燒轉矩、慣性轉矩和與目前轉矩相對應的值；圖11是流程圖，它示出了用來校正缸之間的燃料噴射量離差的過程；圖12是方框圖，它示出了校正缸之間的離差的控制塊；圖13是圖表，它示出了每個缸的目前旋轉速度的波形；圖14是曲線圖，它示出了缸之間的燃料噴射量的離差；圖15是數(shù)據(jù)圖，它具有發(fā)動機旋轉速度和燃料噴射量的坐標軸；及圖16是數(shù)據(jù)圖，它具有共軌壓力和燃料噴射量的坐標軸。
具體實施例方式
在下文中參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。
第一實施例圖1是共軌燃料噴射系統(tǒng)的示意性視圖。多缸柴油機10為每個氣缸設置有電磁燃料噴射器11，該燃料噴射器與共軌12相連通。高壓泵13把高壓燃料供給到共軌12中。共軌12存儲高壓燃料，該高壓燃料的壓力等于噴射壓力。發(fā)動機10驅動高壓泵13。高壓泵13設置有吸入控制閥13a。供給泵14把燃料箱15中的燃料泵上來。吸入控制閥13a通過電磁來驅動，從而調整供給到高壓泵13中的燃料量。
共軌12設置有共軌壓力傳感器16，該傳感器探測共軌12中的燃料壓力。共軌12也設置有安全閥(未示出)，該安全閥釋放共軌12內的過大壓力。
速度傳感器18設置在發(fā)動機10的曲軸17附近，從而探測曲軸17的旋轉速度。例如，速度傳感器18是電磁拾取傳感器，該拾取傳感器產(chǎn)生脈沖信號(NE脈沖)，這些脈沖信號表示曲軸17的旋轉速度。在這個實施例中，NE脈沖的角度間隔為30℃A，因此每隔30℃A探測旋轉速度。
ECU20包括微型計算機，該微型計算機由CUP、ROM、RAM、EEPROM構成。ECU20接受共軌壓力傳感器16和速度傳感器18所探測到的信號和表示加速器位置和機動車速度的其它信號。ECU20確定燃料噴射量和燃料噴射正時，并且把控制信號輸出到噴射器11中。
圖2A是曲線圖，它詳細地示出了曲軸旋轉速度性能。在四缸發(fā)動機的情況下，以第一缸#1、第三缸#3、第四缸#4和第二缸#2的順序進行燃燒。每隔180℃A進行燃料噴射。在每個沖程中重復地增大和減小旋轉速度。缸內的燃燒增大了旋轉速度，然后施加到曲軸上的負荷使旋轉速度減小。根據(jù)旋轉速度性能來估計每缸的工作負荷。
根據(jù)氣缸的燃燒期間終止時的旋轉速度來計算主缸(subjectcylinder)的工作負荷。如圖2B所示一樣，在燃燒期間終止時的t1時間上計算出第一缸的工作負荷。在t2時間上計算出第三缸的工作負荷。但是，表示旋轉速度的、所探測到的信號(NE脈沖)包括噪聲和探測錯誤。因此，用實線來表示的、所探測到的旋轉速度偏離虛線所示的實際旋轉速度。在t1和t2的時間上不會計算出精確的工作負荷。
在這個實施例中，把旋轉速度Ne輸入到濾波器M1中，從而計算出與目前轉矩相對應的值。與目前轉矩相對應的這個值在下文中被稱為目前轉矩對應值Neflt。借助分離出旋轉速度變量的分量，濾波器M1計算出目前轉矩對應值Neflt。在NE脈沖的輸出期間(30℃A)探測出旋轉速度Ne。濾波器M1由帶通濾波器(BPF)形成，以消除高頻分量和低頻分量。用下面等式(1)來表示目前轉矩對應值Neflt。
Neflt(i)＝k1*Ne(i)+k2*Ne(i-2)+k3*Ne(i-1)k4*Ne(i-2)(1)其中Ne(i)表示旋轉速度的目前取樣值，Ne(i-2)表示在在先時間以前的時間時的旋轉速度取樣值，Neflt(i-1)是在先的目前轉矩對應值，Neflt(i-2)是在在先時間以前的時間時的目前轉矩對應值，k1到k4是常量。每當旋轉速度Ne被輸入到濾波器M1中時，計算出目前轉矩對應值Neflt(i)。
上面公式(1)是下面公式(2)所表示的轉移函數(shù)G(s)的離散等式。
G(s)=2ζωss2+2ζωs+ω2...(2)]]>其中ζ表示衰減系數(shù)，及ω是響應頻率。
在這個實施例中，響應頻率ω由發(fā)動機10的燃燒頻率來定義出，及根據(jù)響應頻率ω來確定常數(shù)k1-k4。燃燒頻率是表示每單位角度的燃燒數(shù)量的角度頻率。在四缸發(fā)動機的情況下，燃燒期間(燃燒角度期間)是180℃A，并且燃燒頻率是燃燒期間的倒數(shù)。
圖3所示的積分裝置M2對每缸的每個燃燒期間的恒定范圍內的目前轉矩對應值Neflt進行積分，從而各自得到缸工作負荷Sneflt#1到Sneflt#4。在這個時候，每隔30℃A所輸出的NE脈沖用NE脈沖數(shù)目0-23來標出。對第一缸的燃燒期間給出NE脈沖數(shù)目0-5，對第三缸的燃燒期間給出NE脈沖數(shù)目6-11，對第四缸的燃燒期間給出NE脈沖數(shù)目12-17，及對第二缸的燃燒期間給出NE脈沖數(shù)目18-23。根據(jù)下面公式(3)來各自計算出第一到第四缸的缸工作負荷Sneflt#1-Sneflt#4。
Sneflt#1＝Neflt(0)+Neflt(1)+Neflt(2)+Neflt(3)+Neflt(4)+Neflt(5)Sneflt#3＝Neflt(6)+Neflt(7)+Neflt(8)+Neflt(9)+Neflt(10)+Neflt(11)Sneflt#4＝Neflt(12)+Neflt(13)+Neflt(14)+Neflt(15)+Neflt(16)+Neflt(17)Sneflt#2＝Neflt(18)+Neflt(19)+Neflt(20)+Neflt(21)+Neflt(22)+Neflt(23)(3)在下文中，缸的數(shù)目用#i來表示，及缸的工作負荷Sneflt#1-Sneflt#4用Sneflt#i來表示。
圖4是時間圖表，它示出了旋轉速度Ne、目前轉矩對應值Neflt和缸工作負荷Sneflt#i。目前轉矩對應值Neflt相對于基準值Ref期間性地增大和減小。借助對每缸的燃燒期間的目前轉矩對應值Neflt進行積分來得到缸工作負荷Sneflt#i。正目前轉矩對應值Neflt的積分值等于燃燒轉矩，負目前轉矩對應值Neflt的積分值等于負荷轉矩。根據(jù)一些缸之間的平均旋轉速度來確定基準值Ref。
從理論上講，燃燒轉矩和負荷轉矩相互相等，因此缸工作負荷Sneflt#i缸的燃燒期間變成0(燃燒轉矩-負荷轉矩＝0)。但是，實際上，隨著一些缸之間的老化(age)而損害了噴射器11的噴射特性和摩擦特性。因此，缸工作負荷Sneflt#i具有一些變化。例如，在第一缸#1中，缸工作負荷Sneflt#1大于0，而在第二缸#2中，缸工作負荷Sneflt#2小于0。
缸工作負荷Sneflt#i示出了一些缸之間的工作負荷相對于理論值的不同。
在下文中描述由ECU20所執(zhí)行的計算。圖5是流程圖，它示出了每個缸的學習值的計算過程。當NE脈沖升高時，ECU20執(zhí)行這個過程。
在步驟S101中，根據(jù)目前的NE脈沖正時和前面NE脈沖正時來計算出NE脈沖的時間間隔，從而計算出目前旋轉速度Ne(目前旋轉速度)。在步驟S102中，根據(jù)上面公式(1)來計算出目前轉矩對應值Neflt(i)。
在步驟S103中，確定目前NE脈沖數(shù)目。在步驟S104-S107中，相對于每個缸#1-#4計算出缸工作負荷Sneflt#I。當NE脈沖數(shù)目是0-5時，在步驟S104中計算出第一缸#1的缸工作負荷Sneflt#1。當NE脈沖數(shù)目是6-11時，在步驟S105中計算出第三缸#3的缸工作負荷Sneflt#3。當NE脈沖數(shù)目是12-17時，在步驟S106中計算出第四缸#4的缸工作負荷Sneflt#4。當NE脈沖數(shù)目是18-23時，在步驟S107中計算出第二缸#2的缸工作負荷Sneflt#2。
在步驟S108中，確定缸工作負荷的學習條件是否形成。當已經(jīng)計算出所有缸的缸工作負荷時，滿足學習條件，機動車的動力傳遞裝置處于預定的條件下(離合器完全接合)，并且環(huán)境條件處于預定情況下(發(fā)動機冷卻劑的溫度高于預定溫度)。
當回答在步驟S108中是否時，該過程結束。當回答在步驟S108中為是時，該過程進入到步驟S109中。在步驟S109中，積分次數(shù)的數(shù)目nitgr增加1，及根據(jù)下面公式(4)來計算出工作負荷學習值Q1p#i。缸工作負荷Sneflt#i形成0。
Q1p#i＝Q1p#i+Ka*Sneflt#i (4)在步驟S110中，確定積分次數(shù)的數(shù)目nitgr是否達到次數(shù)kitgr的預定數(shù)目。當數(shù)目nitgr大于或者等于數(shù)目kitgr時，該過程進入到步驟S111中。在步驟S111中，根據(jù)下面公式(5)來計算出每個缸的工作負荷的最后學習值Q1rn#i。工作負荷學習值Q1p#i形成0，并且積分次數(shù)的數(shù)目nitgr形成0。
Q1rn#i＝Q1rn#i+Kb*Q1p#i/kitgr(5)
工作負荷學習值Q1p#i在每個積分次數(shù)中被平均以更新工作負荷Q1rn#i的最后學習值。借助平均工作負荷學習值Q1p#i，可以消除工作負荷學習值Q1p#i的錯誤。
在步驟S112中，根據(jù)下面公式(6)來計算出缸之間的不同學習值ΔQ1rn#i。
ΔQ1rn#i＝ΔQ1rn#i-∑Q1rn#i/4(6)根據(jù)公式(6)，相對于工作負荷Q1rn#i的最后學習值的平均值(∑Q1rn#i/4)計算出工作負荷Q1rn#i的最后學習值的離差。
在存儲器如EEPROM或者備用RAM中儲存工作負荷Q1rn#i的最后學習值和不同學習值ΔQ1rn#i。根據(jù)作為參數(shù)的燃料噴射量和旋轉速度來定義出多個驅動區(qū)域。在每個驅動區(qū)域中儲存值Q1rn#i和ΔQ1rn#i。
參照圖6，在下文中描述燃料噴射控制。在步驟S201中，讀出表示發(fā)動機驅動情況的參數(shù)如旋轉速度(平均旋轉速度)或者加速器位置。在步驟S202中，根據(jù)發(fā)動機驅動情況來計算出基本燃料噴射量。根據(jù)發(fā)動機冷卻劑的溫度和共軌壓力來校正基本燃料噴射量。
在步驟S203中，相對于主缸讀出學習值(工作負荷Q1rn#i的最后學習值或者不同學習值ΔQ1rn#i)。在步驟S204中，借助校正基本燃料噴射量來計算出指令燃料噴射量(目標燃料噴射量)。
借助取消每個缸內的絕對特性錯誤來校正燃料噴射量。計算出工作負荷Q1rn#i的目標工作負荷和最后學習值之間的偏離量。根據(jù)偏離量來計算出燃料噴射量的校正量，從而校正基本燃料噴射量。此外，借助取消缸之間的特性離差來校正燃料噴射量。根據(jù)每個缸的不同學習值ΔQ1rn#i來計算出燃料噴射的校正量。根據(jù)校正量來校正基本燃料噴射量。
在步驟S205中，根據(jù)旋轉速度和指令燃料噴射量來計算出燃料噴射期。在燃料噴射期期間，通過噴射器11把燃料噴射到燃燒室(未示出)中。
根據(jù)相對于每個NE脈沖的目前轉矩對應值Neflt，估算出燃料噴射開始正時、點燃正時、燃料噴射終止正時和每個正時的偏離量(離差)。
圖7是時間圖表，它示出了具體缸的目前轉矩對應值。在圖7中，t11、t12、t13和t14表示NE脈沖的輸出正時。在這些正時中計算出目前轉矩對應值Neflt。在t11和t12時，旋轉速度增大了。相對于第一缸#1，t11的時間是No.23脈沖的輸出正時，而t12的時間是No.0脈沖的輸出正時。在t13和t14的時間上，旋轉速度減小。相對于第一缸#1，t13的時間是No.5脈沖的輸出正時，而t14的正時是No.6脈沖的輸出正時。
在目前轉矩對應值Neflt隨著旋轉速度的增大而增大的情況下，在t11的時間上(在點A上)，用Ta來表示時間點并且目前轉矩對應值Neflt用Ya來表示。在t12的時間上(點B)，時間點用Tb來表示，及目前轉矩對應值Neflt用Yb來表示。用來確定燃料噴射開始正時或者點火正時的目前轉矩對應值Neflt的閾值用Yc來表示。時間點Tc(在該時間點上，目前轉矩對應值Neflt變成點C處的Yc)用下面公式(7)來表示。
Tc＝(Tb-Ta)*(Yc-Ya)/(Yb-Ya)+Ta (7)預定出基準時間點Tc0。使時間點Tc與基準時間點Tc0相比較，從而計算出燃料噴射開始正時和點火正時的偏離時間ΔTc。
ΔTc＝K1*(Tc-Tc0) (8)為了計算出相應缸之間的燃料噴射開始正時或者點火正時的差值，因此在相應缸之間，使所計算出的燃料噴射開始正時或者所計算出的點火正時相互進行比較。借助計算出平均值并且得到在平均值和所計算出的值之間的差值，來得到相應缸之間的差值。
在目前轉矩對應值Neflt隨著旋轉速度的減小而減小的情況下，在t13的時間上(在點D上)，時間點用Td來表示，及目前轉矩對應值Neflt用Yd來表示。在t14的時間上(在點E上)，時間點用Te來表示，及目前轉矩對應值Neflt用Ye來表示。用來確定燃料噴射停止正時的目前轉矩對應值Neflt的閾值用Yf來表示。時間點Tf(在該時間點上，目前轉矩對應值Neflt變成點F上的Yf)用下面公式(9)來表示。
Tf＝(Te-Td)*(Yf-Yd)/(Ye-Yd)+Td (9)預定出基準時間點Tf0。使時間點Tf與基準時間點Tf0相比較，從而計算出燃料噴射停止正時的偏離時間ΔTc。
ΔTf＝K2*(Tf-Tf0)(10)為了計算出相應缸之間的噴射停止正時的差值，因此在相應缸之間使所計算出的燃料噴射停止正時相互進行比較。借助計算平均值及得到平均值和所計算出的值之間的差值，可以得到相應缸之間的差值。
圖8是流程圖，它示出了燃料噴射開始正時估算過程。在步驟S301中，確定NE脈沖數(shù)目是否是預定的脈沖數(shù)目“n”。例如，在第一缸#1中，n是23。當NE脈沖數(shù)目是n時，目前時間點在步驟S302中作為Ta而被儲存。在步驟S303中，現(xiàn)在的目前轉矩對應值Neflt作為Ya而被儲存。
在步驟S304中，確定NE脈沖數(shù)目是否是“n+1”。例如，在第一缸#1中，n是0。當NE脈沖數(shù)目是“n+1”時，目前時間點在步驟S305中作為Tb被儲存。在步驟S306中，現(xiàn)在的目前轉矩對應值Neflt作為Yb而被儲存。
在步驟S307中，計算出時間點Tc(在該時間點上，目前轉矩對應值Neflt是閾值Yc)以估算出燃料噴射開始正時。在步驟S308中，根據(jù)上面公式(8)來估算出燃料噴射開始正時的偏離量。
在估算出燃料噴射開始正時和相應缸之間的偏離量之后，根據(jù)所估算出的值來校正指令燃料噴射期。
借助使用等式(7)-(10)，根據(jù)圖8所示的過程，計算出點火正時和燃料噴射停止正時。
根據(jù)本實施例，可以得到下面效果。
由于借助每個正時的發(fā)動機10的燃燒頻率來給旋轉速度Ne進行濾波，從而計算出目前轉矩對應值Neflt，因此根據(jù)燃料噴射情況和燃燒情況可以合適地得到目前轉矩對應值Neflt。此外，在每個缸的具體范圍內對目前轉矩對應值Neflt進行積分，因此計算出缸工作負荷Sneflt#i。根據(jù)每個缸的缸工作負荷Sneflt#i(實際上，工作負荷Q1rn#i的最后學習值或者不同學習值ΔQ1rn#i)來一個缸一個缸地調整燃料噴射量，因此可以理想地控制每個缸的特性。因此，限制了排放并且提高了駕駛性能。
可以探測到每個缸的特性的絕對離差和缸之間的相對離差，因此可以一個缸一個缸地執(zhí)行各種控制。
由于帶通濾波器(BPF)用作濾波裝置，因此可以從旋轉速度信號中除去由于加速或者減速所產(chǎn)生的低頻的變化分量和噪聲的高頻的變化分量，從而只分離出轉矩變量。因此，可以精確地計算出目前轉矩對應值Neflt，以減小缸之間的特性離差。
由于工作負荷Q1rn#i最后學習值或者不同學習值ΔQ1rn#i被儲存在備用存儲器中，因此可以考慮由于老化和/或各自差異所產(chǎn)生的特性離差。
由于根據(jù)目前轉矩對應值Neflt可以估算出燃料噴射正時、點燃正時和燃料噴射停止正時，因此燃料噴射正時、點燃正時和燃料噴射停止正時的離差得到了限制。
本發(fā)明不局限于上面實施例，在下文中將描述一些改進。
在第一實施例中，借助根據(jù)學習值來校正燃料噴射量，從而計算出指令燃料噴射量。此外，根據(jù)學習值可以校正指令燃料噴射期。
在第一實施例中，借助對燃燒期間的目前轉矩對應值Neflt進行積分，計算出缸工作負荷Sneflt#i。此外，可以分別地計算出由于燃燒所產(chǎn)生的工作負荷和由于負載所產(chǎn)生的工作負荷。具體地說，在旋轉速度增大的具體范圍內，對目前轉矩對應值Neflt進行積分，從而得到由于燃燒所產(chǎn)生的工作負荷。在旋轉速度減小的具體范圍內，對目前轉矩對應值Neflt進行積分，從而得到由于負載所產(chǎn)生的工作負荷。根據(jù)每個工作負荷來控制燃料噴射量。
目前轉矩對應值Neflt根據(jù)活塞沖程和曲軸的旋轉角度位置來改變。這種變化依賴于燃燒轉矩、慣性轉矩和負荷轉矩。圖10A-10E分別示出了旋轉速度、燃燒轉矩、慣性轉矩、負荷轉矩和目前轉矩對應值。在圖10E中，用D1所表示的區(qū)域對于由于燃燒所產(chǎn)生的工作負荷，用D2來表示的區(qū)域對應于由于負荷所產(chǎn)生的工作負荷。
在產(chǎn)生燃燒時及在沒有產(chǎn)生燃燒時，計算出缸工作負荷Sneflt#i。計算出這些缸工作負荷之間的差值，以得到由于燃燒所產(chǎn)生的工作負荷。當燃燒沒有產(chǎn)生時，沒有進行燃料噴射，因此缸工作負荷Sneflt#i不包括與燃燒轉矩相對應的工作負荷。
在燃燒期間，目前轉矩對應值Neflt是燃燒轉矩、慣性轉矩和負荷轉矩的總和。在沒有燃燒的期間，目前轉矩對應值Neflt是慣性轉矩和負荷轉矩的總和。即，目前轉矩對應值是燃燒期間和沒有燃燒期間之間的差值。
具體地說，根據(jù)圖9所示的流程圖，執(zhí)行燃燒工作負荷的計算過程。
在步驟S401中，確定它是否是燃料切斷期間。當回答是否時，該過程進入到計算出燃燒時的缸工作負荷Sneflt#i的步驟S402中。當回答為是時，該過程進入到計算出沒有燃燒時的缸工作負荷Sneflt#i的步驟S403中。在步驟S404中，確定在這兩種情況下缸工作負荷Sneflt#i是否被計算出來。當回答為是時，該過程進入到步驟S405中，其中在該步驟S405中，借助從燃燒期間的缸工作負荷中減去燃料切斷期間的缸工作負荷，來計算出缸工作負荷Sneflt#i。
可替換的是，在預定角度位置上，根據(jù)在燃燒期間所得到的目前轉矩對應值Neflt和在沒有燃燒期間所得到的目前轉矩對應值Neflt之間的差值來計算出每個缸的燃燒轉矩。借助比較每個缸的燃燒轉矩來計算出缸之間的不同燃燒轉矩。
在圖10A-10E中，旋轉速度Ne在缸的A1、A2和A3時開始增大。A1和A2之間的角度及A2和A3之間的角度對應于燃燒角度期間。如圖10B所示一樣，在燃燒開始時，燃燒轉矩開始增大，并且在燃燒終止時開始減小。慣性轉矩根據(jù)飛輪(未示出)的旋轉慣性轉矩來改變。如圖10C所示一樣，當旋轉速度增大時，慣性轉矩通常變成負值，及當旋轉速度減小時，慣性轉矩通常變成正值。如圖10D所示一樣，負荷轉矩總是負值，并且在小范圍內進行改變。燃燒轉矩、慣性轉矩和負荷轉矩的總和等于目前轉矩對應值。
但是，由于缸之間的特性不同，因此目前轉矩對應值Neflt的波形進行改變。在相同的旋轉角度位置上，每個缸具有不同的目前轉矩對應值Neflt。如圖10E所示一樣，在每個缸的相同旋轉位置B上，目前轉矩對應值Neflt(C1、C2)與每個缸的特性相對應。目前轉矩對應值Neflt的峰值和底值在缸之間是不相同的。
在每個缸的相同旋轉角度位置上計算出目前轉矩對應值Neflt，然后根據(jù)目前轉矩對應值估算出每個缸的特性。此外，借助比較這些缸之間的目前轉矩對應值Neflt，可以估算出這些缸之間的不同特性。在NE脈沖具有該脈沖數(shù)目的結構中，相對于具有相同脈沖數(shù)目的NE脈沖可以計算出目前轉矩對應值Neflt。設置多個旋轉角度位置以計算出目前轉矩對應值Neflt。該多個角度位置基本上相互相等。
可替換的是，可以得到目前轉矩對應值Neflt的峰值或者底值以估算出每個缸的特性。借助比較缸之間的峰值和底值中的至少一個，可以估算出缸之間的不同特性。根據(jù)目前轉矩對應值的峰值、目前轉矩對應值的底值或者峰值和底值之間的差值，可以算出每個缸的特性。
可以使用低通濾波器(LPF)或者高通濾波器(HPF)，而不用帶通濾波器(BPF)。燃燒頻率是轉移函數(shù)的響應頻率ω，該轉移函數(shù)限定出LPH或者HPF，因此可以計算出目前轉矩對應值。
可以使用分解器來線性地探測曲軸的旋轉位置。在任意正時時，可以計算出目前轉矩對應值Neflt。連續(xù)地計算出目前轉矩對應值Neflt，從而估算出燃料噴射開始正時、點火正時或者燃料噴射停止正時。當目前轉矩對應值Neflt到達預定的閾值時，測量該時間點(timeinstance)。從所測量的時間點上可以直接估算出燃料噴射開始正時、點火正時或者燃料噴射停止正時。
(第二實施例)參照圖11和12，在下文中描述第二實施例。圖11是流程圖，它示出了用來校正缸之間的燃料噴射量的離差的過程。在步驟S10中，測量出圖13所示的目前旋轉速度。具體地說，從第一旋轉角度(ATDC42度)和第二旋轉角度(ATDC72度)之間的脈沖間隔中得到目前旋轉速度。在步驟S20中，確定這個值和前面的值是否處于相同的區(qū)域內。例如，如圖6所示一樣，確定目前所測量的數(shù)據(jù)(目前旋轉速度)和前面所測量的數(shù)據(jù)相對于在數(shù)據(jù)圖A中所限定出的多個區(qū)域是否處于相同的區(qū)域內，其中該數(shù)據(jù)圖A具有旋轉速度和燃料噴射量的坐標軸。當回答在步驟S20中為是時，該過程進入到步驟S30中。當回答在步驟S20中是否時，該過程返回到步驟S10中。代替數(shù)據(jù)圖A，數(shù)據(jù)圖B是具有共軌壓力和燃料噴射量的坐標軸。數(shù)據(jù)圖B示出在圖16中。
在步驟S10中所測量出的數(shù)據(jù)被輸入到圖12所示的低通濾波器M10中，從而分離出低頻分量。在步驟S40中，所分離出的數(shù)據(jù)被儲存到由所數(shù)據(jù)圖A或者數(shù)據(jù)圖B所限定出的相應區(qū)域中。每個缸所儲存的數(shù)據(jù)各自被積分。在這個實施例中，由于柴油機具有四個缸，因此借助低通濾波器M10產(chǎn)生了四個積分過的數(shù)據(jù)。
在步驟S50中，確定儲存在具體區(qū)域中的數(shù)據(jù)量是否到達預定的數(shù)量。當在步驟S50中回答為是時，該過程進入到步驟S60中。當回答是否時，該過程返回到步驟S10中。
在步驟S60中，借助圖12所示的平均裝置M20使該數(shù)據(jù)進行平均，因此分離出燃料噴射量的離差，如圖14所示一樣。圖14示出了由于噴射器之間的各自不同所產(chǎn)生的燃料噴射量的離差。燃料噴射量的離差dQ的大小用數(shù)字0到5來表示。缸#1到#4之間的速度離差示出在圖14中。相對于缸#1和#4，燃料噴射量離差dQ是正值。相對于缸#3和#2，離差dQ是負值。圖14示出了相對于曲柄角度的濾波器輸出量的平均值。在離差dQ＝2的情況下，濾波器輸出相對于缸#1和#4的平均量加入了2mm3/沖程的量，從而平均該濾波過的輸出量。濾波器輸出量相對于缸#3和#2的平均量被減小2mm3/沖程的量，從而平均該濾波過的輸出量。
在這個過程中，在第一旋轉角度(ATDC 42度)和第二旋轉角度(ATDC 72度)之間得到該數(shù)據(jù)。因此，在步驟S60中可以得到圖14所示的、位于第一旋轉角度和第二旋轉角度之間的濾波器輸出量的平均過程值。
在圖14中，當離差dQ增大時，那么這些缸之間的旋轉速度離差增大。
在下文中詳細描述步驟S60中的平均過程。
在步驟S40中所得到的積分數(shù)據(jù)除以預定值以計算出相對于每個缸的積分數(shù)據(jù)的平均值。可以得到四個平均值。這四個平均值被積分并且除以缸的數(shù)目(在這個實施例中是四個)，從而計算出整個平均值。借助從每個缸的整個平均值中減去每個缸的各自平均值來計算出每個缸的偏差。該偏差被轉換成燃料噴射量的值以計算出燃料噴射校正量q。
在步驟S70中，以這樣的方式校正燃料噴射量即可以減小這些缸之間的燃料噴射量的離差。更加具體地說，如圖3所示一樣，借助在指令燃料噴射量Q中加入校正量q，計算出校正指令燃料噴射量Qf。根據(jù)校正指令燃料噴射量Qf來控制燃料噴射器11。
根據(jù)第二實施例，借助低通濾波器M10過濾每個缸的目前旋轉速度從而得到低頻分量，因此消除了高頻噪聲，從而可以精確地探測出缸之間的旋轉變量。然后，預定的數(shù)據(jù)被積分并且被平均，因此只有這些缸之間的燃料噴射離差可以被探測出。其結果是，以這樣的方式來校正燃料噴射量，從而可以減小缸之間的離差，因此缸之間的旋轉速度的離差可以得到限制。
上述控制可以應用到發(fā)動機的整個驅動范圍中。即使在發(fā)動機以正常速度和怠速進行運轉以減小排放和提高駕駛性能時，也可以校正缸之間的旋轉速度的離差。
低通濾波器M10所過濾的數(shù)據(jù)被儲存到數(shù)據(jù)圖A或者數(shù)據(jù)圖B中，并且預定的數(shù)據(jù)在每個區(qū)域內被積分并且被平均。因此，在數(shù)據(jù)圖A或者B中所限定出的每個區(qū)域中可以得到燃料噴射校正量。在低負荷和低速區(qū)域內所學習的燃料噴射校正量沒有用在高負荷和高速區(qū)域中，因此在發(fā)動機的整個驅動范圍內執(zhí)行合適的校正。
本發(fā)明可以應用到汽油機和柴油機中。
權利要求
1.一種多缸內燃機的燃料噴射控制設備，它包括計算裝置(20)，用于計算出內燃機(10)的曲軸(17)的旋轉速度；濾波裝置(20、M1)，用于借助根據(jù)內燃機(10)燃燒頻率所限定出的頻率來過濾旋轉速度，從而得到與目前轉矩相對應的值(Neflt)；及控制裝置(20、11)，用于根據(jù)與目前轉矩相對應的值來控制內燃機(10)的每個缸的特性。
2.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，濾波裝置(20、M1)由轉移函數(shù)來限定出，該轉移函數(shù)的響應頻率是燃燒頻率。
3.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，濾波裝置(20、M1)是帶通濾波器。
4.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，相對于每個缸的每個預定旋轉角度上得到與目前轉矩相對應的值(Neflt)，根據(jù)與目前轉矩相對應的值(Neflt)來估算出每個缸的特性。
5.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，相對于每個缸的每個預定旋轉角度上得到與目前轉矩相對應的值(Neflt)；及借助比較與缸之間的目前轉矩相對應的值(Neflt)來估算出每個缸的特性的差值。
6.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，得到與每個缸的目前轉矩相對應的值(Neflt)的峰值和底值中的至少一個；及根據(jù)所得到的值來估算出每個缸的特性。
7.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，得到與每個缸的目前轉矩相對應的值(Neflt)的峰值和底值中的至少一個；及借助比較在這些缸之間的所得到的值來估算出缸之間的特性差值。
8.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，根據(jù)在燃燒情況下所計算出的目前轉矩相對應的值(Neflt)和在沒有燃燒情況下所計算出的目前轉矩相對應的值(Neflt)之間的差值來計算出燃燒轉矩。
9.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括用于借助在預定范圍內對與每缸的目前轉矩相對應的值進行積分以計算出燃燒的相應工作負荷(Sneflt)和總工作負荷(Sneflt)、慣性力和負荷中的至少一個的裝置(20)。
10.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括用于借助在預定范圍內對與每缸的目前轉矩相對應的值(Neflt)進行積分并且比較缸之間的積分值以計算出缸之間的燃燒的相應工作負荷(Sneflt)和總工作負荷(Sneflt)的差值、慣性力和負荷中的至少一個的裝置(20)。
11.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括用于借助在預定范圍內對與每缸的目前轉矩相對應的值(Neflt)進行積分以計算出作為燃燒情況參數(shù)的、燃燒的相應工作負荷(Sneflt)和總工作負荷(Sneflt)、慣性力和負荷中的至少一個的裝置(20)；用于計算出每個缸的燃燒情況參數(shù)的平均值的裝置(20)；及用于計算出每個缸的燃燒情況參數(shù)的平均值和燃燒情況參數(shù)之間的差值的裝置(20)。
12.如權利要求9所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，借助在燃燒期間和沒有燃燒的期間在預定范圍內對與目前轉矩相對應的值(Neflt)進行積分來計算出每個缸的工作負荷(Sneflt)；及根據(jù)燃燒期間的工作負荷和沒有燃燒期間的工作負荷之間的差值來計算出每個缸的燃燒的工作負荷(Sneflt)。
13.如權利要求9所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，相應工作負荷(Sneflt)、總工作負荷(Sneflt)或者缸之間的它們的差值作為學習值而被儲存起來。
14.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括用于借助使與目前轉矩相對應的值(Neflt)與在與每個缸的目前轉矩相對應的值(Neflt)增大情況下的預定閾值相比較以估算出燃料噴射開始正時或者點火正時的裝置(20)。
15.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括用于借助使與目前轉矩相對應的值(Neflt)與在與每個缸的目前轉矩相對應的值(Neflt)減小情況下的預定閾值相比較以估算出燃料噴射停止正時的裝置(20)。
16.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括用于借助使與目前轉矩相對應的值(Neflt)與在與每個缸的目前轉矩相對應的值(Neflt)增大情況下的預定閾值相比較以估算出燃料噴射開始正時或者點火正時、并且用于計算出缸之間的燃料噴射開始正時或者點火正時的差值的裝置(20)。
17.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括用于借助使與目前轉矩相對應的值(Neflt)與預定閾值進行比較以估算出燃料噴射停止正時、并且用于在與每個缸的目前轉矩相對應的值(Neflt)減小的情況下計算出缸之間的燃料噴射停止正時的差值的裝置(20)。
18.一種多缸內燃機的燃料噴射控制設備，包括計算器(20)，用于計算出內燃機(10)的曲軸(17)的旋轉速度；濾波器(20、M1)，用于借助根據(jù)內燃機燃燒頻率所限定出的頻率來過濾旋轉速度，從而得到與目前轉矩相對應的值(Neflt)；及控制器(20、11)，用于根據(jù)與目前轉矩相對應的值(Neflt)來控制內燃機的每個缸的特性。
19.一種多缸內燃機的燃料噴射控制方法，包括計算出內燃機(10)的曲軸(17)的旋轉速度；借助根據(jù)內燃機(10)燃燒頻率所限定出的頻率來過濾旋轉速度，從而得到與目前轉矩相對應的值(Neflt)；及根據(jù)與目前轉矩相對應的值(Neflt)來控制內燃機(10)的每個缸的特性。
20.一種用于多缸內燃機的燃料噴射控制設備，包括速度探測裝置(18)，用于探測內燃機(10)的每個缸的目前旋轉速度；低通濾波器(20、M10)，用于只通過所探測到的目前旋轉速度的低頻率分量；離差探測裝置(20)，用于探測在對預定次數(shù)的每個缸的數(shù)據(jù)進行和積分之后的燃料噴射量離差，所述數(shù)據(jù)通過低通濾波器(20、M10)及校正裝置(20)，用于以這樣的方式來校正燃料噴射量，以便可以減小缸之間的燃料噴射量離差。
21.如權利要求20所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)圖，具有發(fā)動機旋轉速度和燃料噴射量的坐標軸，其中該數(shù)據(jù)圖根據(jù)旋轉速度和燃料噴射量被分成若干區(qū)域，通過低通濾波器的數(shù)據(jù)被儲存在相應的區(qū)域內。
22.如權利要求20所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)圖，具有燃料噴射壓力和燃料噴射量的坐標軸，其中該數(shù)據(jù)圖根據(jù)燃料噴射壓力和燃料噴射量被分成若干區(qū)域，通過低通濾波器的該數(shù)據(jù)被儲存在相應的區(qū)域內。
23.一種用于多缸內燃機的燃料噴射控制設備，包括速度探測裝置(18)，用于探測內燃機的每個缸的目前旋轉速度；低通濾波器(20、M10)，不能通過所探測到的目前旋轉速度的高頻分量；低通濾波器通過所探測到的目前旋轉速度的低頻分量；離差探測裝置(20)，用于探測在對預定次數(shù)的每個缸的數(shù)據(jù)進行平均和積分之后的燃料噴射量離差，所述數(shù)據(jù)通過低通濾波器(20、M10)；及校正裝置(20)，它以這樣的方式來校正燃料噴射量，以便可以減小缸之間的燃料噴射量離差。
全文摘要
來自速度傳感器(18)的傳感器信號被輸入到ECU(20)。ECU(20)根據(jù)傳感器信號在預定時間內計算出曲軸(17)的旋轉速度。借助根據(jù)發(fā)動機(10)的燃燒頻率所限定出的頻率來過濾旋轉速度，以得到與目前轉矩相對應的值。該ECU(20)根據(jù)與目前轉矩相對應的值計算出每個缸的工作負荷，并且根據(jù)工作負荷來控制每個缸的特性。
文檔編號F02D41/40GK1884809SQ20061009403
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月21日 優(yōu)先權日2005年6月22日
發(fā)明者石塚康治, 中田謙一郎, 川村淳 申請人:株式會社電裝