CN101896716B

CN101896716B - 共轨式燃料喷射控制装置中的流量控制阀的驱动控制方法及共轨式燃料喷射控制装置

Info

Publication number: CN101896716B
Application number: CN2008801203824A
Authority: CN
Inventors: 吉川宏; 谷田祥子
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: EP2230398A1; JP5028495B2; US8515653B2; US20100282213A1; CN101896716A; JPWO2009075276A1; EP2230398B1; WO2009075276A1; EP2230398A4

Abstract

在使点火开关(11)接通时，将求取流量控制阀(6)的目标电流与实际电流的差的积分值的积分运算中的初始值，作为对流量控制阀(6)通电这时的目标电流用的规定值(S102，S106)，并且在从使点火开关(11)接通起的规定时间(To)的期间，将积分运算中的积分增益(K)作为比通常时的第一积分增益(K1)大的第二积分增益(K2)，另一方面，在规定时间(To)经过后，将积分增益作为上述第一积分增益(K1)(S106～S 108)，由此尽早地使始动时的积分值稳定，谋求轨压控制的稳定性、响应性的提高。

Description

共轨式燃料喷射控制装置中的流量控制阀的驱动控制方法及共轨式燃料喷射控制装置

技术领域

本发明涉及在共轨式(common rail type)燃料喷射控制装置中使用的流量控制阀的驱动控制方法，特别涉及谋求轨压(rail pressure)控制的稳定性、响应性的提高等的驱动控制方法。

背景技术

所谓的共轨式燃料喷射控制装置，通过高压泵对燃料进行加压，并压送至作为蓄压器的共轨进行蓄压，将该被蓄压了的高压燃料向喷射器供给，由此能够实现利用喷射器向发动机的高压燃料的喷射，这是公知/周知的(例如，参照专利文献1等)。

在这样的共轨式燃料喷射控制装置的高压泵中，作为控制向高压活塞的燃料的流量的单元，使用电磁式比例控制阀(electromagneticproportional control valve)作为流量控制阀。

通常，该流量控制阀通过改变重复周期一定的脉冲电流的脉冲宽度、即所谓占空比控制，改变通电量进行阀开度的调整。而且，占空比例如基于实际轨压和目标轨压的差、在流量控制阀中流过的实际的电流值等，通过规定的运算式或映射(map)等被运算、计算。

可是，流量控制阀根据各个电磁线圈的卷绕方式等的不同，容易产生各个的电气特性的不均，可能招致由此引起的通电电流的不均。从尽量减少这样的各个的电气特性的不均的影响的观点出发，在流量控制阀的通电电流控制中，并用积分控制。

即，在现有装置中，向流量控制阀施加的脉冲的占空比，基本上作为将流量控制阀的目标电流和流量控制阀的标准电阻值的积除以车辆用电池的电压后的值以百分率表示的值。

即，通过占空比＝目标电流×标准电阻值÷电池电压×100％来求取。

可是，由于流量控制阀的实际的电阻值根据温度而变化，所以与标准值之间产生差，导致实际电流和目标电流的差。因此，从与这样的流量控制阀的电阻值的温度变化无关地，使实际电流追随目标电流的观点出发，将对流量控制阀的实际电流和目标电流的差进行逐次累积后的积分项，如下述那样添加在占空比的计算过程中。

占空比＝目标电流×标准电阻值×100％×积分项÷电池电压

在这里，积分项＝上次的积分项+积分增益×(目标电流-实际电流)。

在现有技术中，为了像这样高精度地控制电磁式比例控制阀的通电流，在通电控制中添加积分处理(例如，参照专利文献2等)。

可是，在现有的燃料喷射控制装置中，上述的积分项的初始值使用作为流量控制阀的电阻值而计算的值，该流量控制阀的电阻值根据积分项初始值＝流量控制阀的标准电阻值÷燃料温度来推定，由于燃料温度并不一定与流量控制阀的温度一致，所以流量控制阀的实际电流达到目标电流需要时间，进而，存在招致轨压控制的稳定性、响应性降低的问题。

即，在车辆工作了充分的时间的状态下，将燃料温度大体假定为流量控制阀的温度也没有问题，但例如在使点火开关接通，不使起动装置起动而长时间放置，之后暂时使点火开关断开，接着要再起动的情况下，由于即使在不使起动装置起动的状态下也进行流量控制阀的通电，所以流量控制阀处于高温状态，但燃料温度仍然为低的状态。因此，在流量控制阀的电阻值的推定中使用燃料温度产生不合理。

专利文献1：日本专利第3851140号公报

专利文献2：日本特开平9-72453号公报

发明内容

本发明要解决的课题

本发明正是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种共轨式燃料喷射控制装置中的流量控制阀的驱动控制方法、和共轨式燃料喷射控制装置，其中，不改变在流量控制阀的电阻值的推定中使用燃料温度的现有的基本控制方法，并且即使在不适合将燃料温度假定为流量控制阀的温度进行使用的情况下，也能够适合地控制流量控制阀的通电电流，进而能够谋求轨压控制的稳定性、响应性的提高。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方式，提供一种共轨式燃料喷射控制装置中的流量控制阀的驱动控制方法，其中，构成为以控制对高压泵的燃料供给量的流量控制阀的实际电流追随目标电流的方式，在上述流量控制阀的通电电流的反馈控制中使用上述目标电流与实际电流的差的积分值，其中，该高压泵向共轨压送高压燃料，其中，

在使点火开关接通时，将求取上述目标电流与实际电流的差的积分值的积分运算中的初始值，作为对上述流量控制阀通电该时刻的目标电流用的规定值，并且在从使上述点火开关接通起的规定时间的期间，将上述积分运算中的积分增益作为比通常时的第一积分增益大的第二积分增益，另一方面，在上述规定时间经过后，将上述积分增益作为上述第一积分增益。

此外，根据本发明的第二方式，提供一种共轨式燃料喷射控制装置，构成为具有：对共轨压送燃料的高压泵；控制向上述高压泵的燃料的供给量的流量控制阀；以及电子控制单元，上述电子控制单元以上述流量控制阀的实际电流追随目标电流的方式，在上述流量控制阀的反馈控制中使用上述流量控制阀的目标电流与实际电流的差的积分值，其中，

在所述电子控制单元中，

在使点火开关接通时，将求取上述目标电流与实际电流的差的积分值的积分运算中的初始值，作为对上述流量控制阀通电该时刻的目标电流用的规定值，并且在从使上述点火开关接通起的规定时间的期间，将上述积分运算中的积分增益作为比通常时的第一积分增益大的第二积分增益，另一方面，在上述规定时间经过后，将上述积分增益作为上述第一积分增益进行积分。

发明的效果

根据本发明，在使点火开关接通并开始流量控制阀的通电时，将积分值的初始值作为对流量控制阀通电目标电流所需要的值，并且在从点火开关的接通起规定时间的期间，使积分增益比通常时大，在规定时间经过后，返回通常值，因此发挥如下效果，即，不改变在流量控制阀的电阻值的推定中使用燃料温度的现有的基本控制方法，并且即使在不适合将燃料温度假定为流量控制阀的温度进行使用的情况下，也能适合地控制流量控制阀的通电电流，进而轨压控制的稳定性、响应性提高。

附图说明

图1是表示应用了本发明的实施方式的流量控制阀的驱动控制方法的共轨式燃料喷射控制装置的结构例的结构图。

图2是用于说明通过构成图1所示的共轨式燃料喷射控制装置的电子控制单元执行的流量控制阀的占空比决定处理的内容的功能框图。

图3是表示在流量控制阀的占空比决定处理中进行的流量控制阀的目标电流与实际电流的差的积分处理中的积分增益的决定过程的子程序流程图。

图4是示意地表示伴随着从点火开关被接通起的时间经过的积分增益的变化的示意图。

图5是示意地表示从点火开关被接通的时刻起的流量控制阀的目标电流与实际电流的变化的示意图。

附图标记说明

1 共轨

4 电子控制单元

6 流量控制阀

7 高压泵

具体实施方式

以下，参照图1至图5，对本发明的实施方式进行说明。

再有，以下说明的构件、配置等并不限定本发明，能够在本发明的主旨的范围内进行种种变更。

首先，针对应用本发明的实施方式的流量控制阀的驱动控制方法的共轨式燃料喷射控制装置的结构例，参照图1进行说明。

该共轨式燃料喷射控制装置构成为将如下部分作为主要的结构要素：高压泵装置50，进行高压燃料的压送；共轨1，对通过该高压泵装置50压送的高压燃料进行蓄积；多个燃料喷射阀2-1～2-n，将从该共轨1供给的高压燃料向柴油发动机(以下称为“发动机”)3的气缸进行喷射供给；以及电子控制单元(在图1中表示为“ECU”)4，执行燃料喷射控制等。这样的结构自身，与历来熟知的该种燃料喷射控制装置的基本结构相同。

高压泵装置50具有公知/周知的结构，构成为将供给泵5、流量控制阀6、高压泵7作为主要的结构要素。

在这样的结构中，燃料箱9的燃料通过供给泵5被汲取上来，经由流量控制阀6向高压泵7供给。在这里，在流量控制阀6中使用电磁式比例控制阀，其通电量被电子控制单元4控制，由此调整向高压泵7的燃料的流量，换言之调整高压泵7的喷出量。

再有，在供给泵5的输出侧和燃料箱9之间，设置有回流阀8，能够使供给泵5的输出侧的剩余燃料返回燃料箱9。

燃料喷射阀2-1～2-n按柴油发动机3的气缸的每一个设置，分别从共轨1接受高压燃料的供给，通过电子控制单元4的喷射控制进行燃料喷射。

电子控制单元4构成为，例如以具有公知/周知的结构的微型计算机(未图示)为中心，具有RAM、ROM等的存储元件(未图示)，并且将用于驱动燃料喷射阀2-1～2-n的驱动电路(未图示)、用于向流量控制阀6进行通电的通电电路(未图示)作为主要的结构要素。

为了发动机3的工作控制等，经由未图示的传感器从外部对该电子控制单元4输入发动机旋转数、加速器开度、共轨1的实际的轨压等。

再有，经由点火开关11对电子控制单元4施加车辆用电池12的电压，在电子控制单元4内部，通过未图示的电源电路，基于车辆用电池12的电压生成车辆用电池12的电压之外的所需要的电压。

图2中表示用于说明通过上述电子控制单元4执行的流量控制阀6的驱动控制中的占空比决定处理的内容的功能框图，以下，参照同图对其内容进行说明。

首先，本发明的实施方式中的流量控制阀6是其阀开度(valveopening degree)能够对应于通电量而可变的公知/周知的电磁式比例控制阀，其通电量与现有技术同样地，通过改变重复周期一定的脉冲电流的脉冲宽度的所谓占空比控制来调整。

在图2中，以二点划线包围的部分是以功能框特别表示在电子控制单元4中，通过软件处理执行的占空比决定处理的内容。

此外，在图2中，流量控制阀6的驱动电路(通电电路)通过等价电路来表示。即，流量控制阀6的电磁线圈6a在未图示的电源和接地之间，与电流检测用电阻器15和开关元件16一起，以从电源侧起以电磁线圈6a、电流检测用电阻器15、开关元件16的顺序串联连接的方式设置。

此外，电流检测用电阻器15的两端的电压作为经由运算放大器17实际向流量控制阀6流动的电流的实际电流iAct向电子控制单元4反馈，提供给后述的占空比的决定处理。

开关元件16具体地使用MOS晶体管等的半导体元件，通过电子控制单元4控制其导通/非导通，导通时间如后述那样与通过电子控制单元4决定的占空比dcyc(％)对应。

以下，针对通过电子控制单元4执行的占空比dcyc(％)的决定，参照图2具体地进行说明。

首先，计算输入到电子控制单元4的目标轨压Pset和实际轨压PAct的差，即轨压差＝Pset-PAct。在这里，目标轨压基于发动机旋转数、加速器开度、实际轨压等，通过在电子控制单元4中执行的、用于对目标轨压进行运算的程序(未图示)的执行来求取。

然后，对求取的目标轨压Pset和实际轨压PAct的差，实施PID控制，其控制结果被变换为经由流量控制阀6向高压泵7供给的燃料的量，换言之，变换为流量控制阀6的流量dvol(mm³/s)。

接着，通过预先决定的、在电子控制单元4的未图示的存储区域中存储的电流运算映射(electric current calculation map)18，求取对应于上述的流量控制阀6的流量dvol应该向流量控制阀6通电的目标电流iset。

然后，对目标电流iset和实际电流iAct的差进行积分处理(在图2中表示为“Integ”)。即，如下述的式1所示，每当求取目标电流iset和实际电流iAct的差时，对其差乘以积分增益，对该乘法结果进行累计，求取目标电流iset和实际电流iAct的差分的积分值I(n+1)。

I(n+1)＝I(n)+K(iset-iAct)…式1

在这里，K是积分增益(integral gain)，在现有技术中总是使用预先设定的常数。相对于此，在本发明的实施方式中，如后述那样在规定条件下使积分增益变化。

此外，I(n)是上次运算时的积分值(以下，将“I(n)”称为“上次积分值”)。

另一方面，在上述目标电流iset和实际电流iAct的差的运算处理之外，求取目标电流iset与预先决定的流量控制阀6的标准电阻值R的乘积。然后，将该乘法结果除以在流量控制阀6的通电中使用的电源电压V，求取该除法结果与前面的式1的运算结果与100％的乘积，将该乘法结果作为占空比dcyc(％)。

再有，电源电压V具体地是车辆用电池12的电压。

图3表示有子程序流程图，该子程序流程图表示求取目标电流iset和实际电流iAct的差的积分值的积分处理中的积分增益的决定过程，以下，参照同图对其内容进行说明。

当开始处理时，在最初判定是否是点火开关11从断开状态刚被接通之后(参照图3的步骤S102)。然后，在步骤S102中判定是点火开关11从断开状态刚被接通之后的情况(“是”的情况)下，积分值的初始值I(0)被设为规定值(参照图3的步骤S104)，进入后述的步骤S106的处理。另一方面，在步骤S102中判定为不是点火开关11从断开状态刚被接通之后的情况(“否”的情况)下，即，并不是在点火开关11从断开状态被接通后，首次执行该步骤S102的情况下，直接进入后述的步骤S106的处理。

在步骤S106中，判定从点火开关11被接通起的经过时间t是否是规定时间To以下(参照图3的步骤S106)。

在步骤S106中判定为从点火开关11被接通起的经过时间t是规定时间To以下的情况(“是”的情况)下，将积分增益K设定为K2(第二积分增益)(参照图3的步骤S108)，另一方面，在判定为不是规定时间To以下的情况(“否”的情况)下，即，在超过规定时间To的情况下，将积分增益K设定为第一积分增益K1(K2＞K1)(参照图3的步骤S110和图4)。

再有，图4是示意地表示伴随着从点火开关被接通起的时间经过的积分增益的变化的示意图。

接着，通过前面表示的式1求取目标电流iset和实际电流iAct的差的积分值(参照图3的步骤S112)。在这里，K在从点火开关11被接通起的经过时间为规定时间To以下的情况下使用K2，另一方面，在从点火开关11被接通起的经过时间超过规定时间To的情况下使用K1。

此外，在该步骤S112中的积分值的计算，是点火开关11从断开状态刚被接通之后的最初的计算的情况下，上次积分值I(n)作为初始值I(0)使用在前面的步骤S 104中设定的规定值。

在这里，上次积分值I(0)的初始值在现有技术中以如下方式求取，即，将流量控制阀6的标准电阻值，除以从燃料温度通过规定的运算式计算出的流量控制阀6的推定电阻值后的值。

像这样，在流量控制阀6的电阻值的推定值的计算中使用燃料温度是基于如下的理由。

即，本来，在求取流量控制阀6的电阻值的推定值时，优选基于流量控制阀6的温度。可是，由于车辆内的部件的配置空间不足、或对能够设置的电子电路有限制、或装置价格等，没有设置专用的传感器的余裕，作为代替方案在流量控制阀6的电阻值的推定值计算中使用燃料温度。

可是，在车辆工作了充分的时间的状态下，将燃料温度大体假定为流量控制阀的温度也没有问题，但例如在使点火开关11接通，不使起动装置(未图示)起动而长时间放置，之后暂时使点火开关11断开，接着要再起动的情况下，由于即使在不使起动装置起动的状态下也进行流量控制阀6的通电，所以流量控制阀6处于高温状态，但燃料温度仍然为低的状态。因此，在这样的情况下，使用了燃料温度的流量控制阀6的电阻值的推定值没有意义，当然作为以前面的式1求取的积分值的初始值是不适合的。

然而，在现有技术中，有时也设定这样的不适合的初始值，在这样的情况下，积分值需要时间达到稳定，存在损害轨压控制的稳定性、响应性的担忧。

相对于此，在本发明的实施方式中，如上述那样考虑在燃料温度和流量控制阀6的温度之间产生不可忽视的差异的情况，积分值的初始值I(0)采用与燃料温度、流量控制阀6的温度无关地选择的值，使得即使在这样的情况下，如上述那样，积分增益在从点火开关11被接通起规定时间的期间，与通常相比被设定为大的值，由此，适合于积分值迅速地稳定。再有，在本发明的实施方式中，积分值的初始值具体地使用“1”。

如上述那样，在步骤S112中求取积分值之后，基于下述的式2求取占空比dcyc，暂时返回未图示的主程序(参照图3的步骤S114)。

dcyc(％)＝I(n+1)×iset×100％×R÷V…式2

在这里，iset如上述那样是应该对流量控制阀6通电的目标电流，V如在前面的图2中说明的那样是车辆用电池12的电压，R是流量控制阀的标准电阻值。

结果，图2所示的开关元件16以规定的重复周期T被接通，但其接通时间(导通时间)在该周期T内，在相当于dcyc(％)的时间被接通，进行流量控制阀6的通电。

再有，在点火开关11被接通时，将积分值的初始值设定为“1”，意味着在流量控制阀6的通电开始时，进行目标电流iset的通电。

即，在点火开关11被接通的时刻，实际电流iAct为零，因此如果n＝0的话，该时刻的积分值通过式1，变为I(0+1)＝I(0)+K(iset-iAct)＝I(0)。

这意味着在前面的图2中，“Integ”的输出成为I(0)，即成为“1”，结果，占空比dcyc％作为用于对流量控制阀6通电目标电流iset的占空比而被计算。

因此，在本发明的实施方式中，积分值的初始值能够被设定为将流量控制阀6的通电开始时的电流作为目标电流iset所需要的值。

像这样，通过将流量控制阀6的通电的占空比运算处理中的积分处理中的积分增益K，在从点火开关11被接通起的固定时间To的期间，与通常(K＝K1(第一积分增益))相比作为大的值K＝K2(第二积分增益)，从而如图5所示，与现有技术不同，流量控制阀的实际电流(在图5中参照二点划线的特性线)，能够尽早地接近目标电流(图5中参照实线的特性线)。

此外，通过将积分值的初始值设定为进行目标电流的通电用的规定值，从而在车辆始动时，即点火开关11的接通时，即使燃料温度与流量控制阀6的温度较大地不同，也与现有技术不同，能够回避进行不适合的积分值的初始值设定，伴随上述的积分增益的设定，积分值的稳定时间被缩短，对流量控制阀进行适合的通电。

再有，作为规定时间To适合什么样的值，根据各个共轨式燃料喷射控制装置的工作条件等而不同，因此优选考虑具体的工作条件等，基于模拟或试验等来决定。

再有，在上述结构例中，在从点火开关11被接通起规定时间的期间，将积分增益作为第二积分增益K2，在规定时间经过后，立刻切换到第一积分增益K1，但不像这样一下子切换，例如也可以如图4中以附图标记G1表示的、表示积分增益的变化的特性线那样，与时间的经过一起直线地从K1向K2变化，此外，也可以如在同图中以附图标记G2表示的、表示积分增益的变化的特性线那样，反比例地从K1向K2渐渐地切换。但是，在任何情况下，必须采用不使轨压控制的稳定性、响应性降低的范围。

产业上的利用可能性

因为采用如下结构，即，进行积分处理中的积分增益的切换，以使对向构成共轨式燃料喷射控制装置的高压泵的燃料供给量进行控制的流量控制阀的通电电流在车辆的始动时尽早地达到目标电流，所以能够应用于进一步要求轨压控制的稳定性、响应性的提高的共轨式燃料喷射控制装置。

Claims

1.一种共轨式燃料喷射控制装置中的流量控制阀的驱动控制方法，构成为以控制对高压泵的燃料供给量的流量控制阀的实际电流追随目标电流的方式，在所述流量控制阀的通电电流的反馈控制中使用所述目标电流与实际电流的差的积分值，其中，该高压泵向共轨压送高压燃料，其中，

在使点火开关接通时，将求取所述目标电流与实际电流的差的积分值的积分运算中的初始值，设定成为了对所述流量控制阀通电该时刻的目标电流而预先规定的特定的值，并且在到从所述点火开关接通起的经过时间经过预先设定的规定时间为止的期间中，将所述积分运算中的积分增益设定成比通常时的第一积分增益大的第二积分增益，另一方面，在所述规定时间经过后，将所述积分增益设定成所述第一积分增益。

2.根据权利要求1所述的共轨式燃料喷射控制装置中的流量控制阀的驱动控制方法，其特征在于，在积分运算中，每当求取目标电流和实际电流的差时，对该差乘以积分增益，将该乘法结果的累计结果作为积分值。

3.一种共轨式燃料喷射控制装置，构成为具有：对共轨压送燃料的高压泵；控制向所述高压泵的燃料的供给量的流量控制阀；以及电子控制单元，所述电子控制单元以所述流量控制阀的实际电流追随目标电流的方式，在所述流量控制阀的反馈控制中使用所述流量控制阀的目标电流与实际电流的差的积分值，其中，

所述电子控制单元构成为，在使点火开关接通时，将求取所述目标电流与实际电流的差的积分值的积分运算中的初始值，设定成为了对所述流量控制阀通电该时刻的目标电流而预先规定的特定的值，并且在到从所述点火开关接通起的经过时间经过预先设定的规定时间为止的期间中，将所述积分运算中的积分增益设定成比通常时的第一积分增益大的第二积分增益，另一方面，在所述规定时间经过后，将所述积分增益设定成所述第一积分增益进行积分。

4.根据权利要求3所述的共轨式燃料喷射控制装置，其特征在于，在积分运算中，每当求取目标电流和实际电流的差时，对该差乘以积分增益，将该乘法结果的累计结果作为积分值。