CN101900052B - 内燃机的燃料喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

在执行燃料喷射量的学习控制时，燃料喷射控制装置在对于每个气缸和燃料压力计算学习数据项(作为燃料喷射量校正值)时在柴油机的工作状态期间加入燃料前导喷射。该装置基于目标气缸的燃烧行程比较在通常燃料喷射期间获得的工作负载和在燃料前导喷射期间获得的工作负载。该装置计算目标气缸的学习数据项以用学习数据项校正目标气缸中的实际燃料喷射量以使得实际燃料喷射量接近目标燃料喷射量。

Description

内燃机的燃料喷射控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的燃料喷射控制装置，其执行学习控制过程以学习通过燃料喷射阀的燃料喷射量和指示燃料喷射量之间的差值。
背景技术
已知车辆用的常规柴油机在执行燃料主喷射之前或之后执行额外的燃料喷射(比如前导喷射、预喷射和后喷射)以喷射少量燃料从而抑制燃料噪音和降低从柴油机中排出的废气中包含的氮化物的量。
因为这种额外的喷射过程每次喷射非常少量的燃料，在实际燃料喷射的燃料喷射量不同于指示燃料喷射(或目标燃料喷射)的燃料喷射量时，燃料喷射准确度急剧降低。于是，将难以获得在燃料主喷射之前或之后执行的由额外的燃料喷射用少量燃料产生的期望效果。
为了解决以上常规问题，已经提出了常规的改进技术，其执行燃料喷射量学习控制。在燃料喷射量学习控制中，在燃料主喷射的燃料量变为零时柴油机减速期间，这种常规技术与燃料主喷射独立地通过燃料喷射阀执行额外的燃料喷射。
常规技术然后基于通过执行额外的燃料喷射所产生的柴油机的转速变化来估计这种额外的燃料喷射中的燃料喷射量，计算估计燃料喷射量和指示燃料喷射量之间的差值，并且将差值设置为指示燃料喷射量的校正值(或学习值)。例如，日本专利公开出版物No.JP 2005-139951已经公开了这种常规技术。
然而，以上常规技术仅在当供应至柴油机的燃料喷射量变为零时柴油机减速期间(换言之，切断燃料供应的时刻(“燃料切断时刻”))执行燃料喷射量学习控制。因此由于学习用燃料喷射量的机会很少，这种常规技术难以在燃料喷射量和指示燃料喷射量之间的差值变为在可容许范围内之前，对于柴油机每个气缸的燃料喷射阀在完全喷射状况下充分地执行燃料喷射量学习。
也就是，上述常规技术的常规燃料喷射量学习控制计算每次时间过去每个气缸中产生的燃料喷射量和指示燃料喷射量之间的差值作为学习值。因为燃料喷射量和指示燃料喷射量之间的差值根据要供应至燃料喷射阀中的燃料压力变化而变化，就必须在这种完全燃料喷射状况下执行燃料喷射量学习控制。
然而，这种常规技术在完全燃料喷射状况下执行燃料喷射量学习控制过程的机会很少。因为这种常规技术在完全燃料喷射状况下执行燃料喷射量学习控制需要很多次，就难以在燃料喷射阀的燃料喷射量和指示燃料喷射量之间的差值超过可容许范围内的值之前在过去的时间时来更新所有学习数据(或校正数据)。
发明内容
本发明的目标是提供一种内燃机的燃料喷射控制装置，其能执行燃料喷射量学习控制，以在内燃机的一般工作时期期间学习内燃机的燃料喷射阀的燃料喷射量和指示燃料喷射量之间的差值。
为了实现以上目的，本发明提供了一种燃料喷射控制装置，其具有燃料喷射模式改变设备、工作状态变化计算设备和学习数据计算设备。燃料喷射模式改变设备在内燃机的工作期间在学习条件建立时在预定时间期间改变燃料喷射模式。而且，工作状态变化计算设备将燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时内燃机的工作状态与燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时内燃机的工作状态相比较。工作状态变化计算设备然后计算通过由燃料喷射模式改变设备执行的燃料喷射模式的改变所产生的内燃机的工作状态的变化值。
而且，学习数据计算设备估计通过由燃料喷射模式改变设备执行的燃料喷射模式的改变所产生的燃料喷射量的变化值。学习数据计算设备然后计算燃料喷射量的估计变化值和相应于燃料喷射模式变化的基准变化值之间的差值，作为要用来校正由燃料喷射阀供应的燃料喷射量的学习数据项(或校正数据项)。
如上所述，根据本发明的燃料喷射控制装置在内燃机的工作期间改变燃料喷射模式以通过燃料喷射阀供应燃料，并基于由燃料喷射模式的变化所产生的内燃机工作状态的变化量来计算学习数据项(或校正数据项)，学习数据项用来校正由于实际燃料喷射量和目标燃料喷射量之间的差值所引起的不正确燃料喷射量。
于是，与常规技术相比较，根据本发明的燃料喷射控制装置增大了执行学习控制过程以计算学习数据项(或校正数据项)的频率，并且从而使得能在由于内燃机中燃料喷射阀的时间过去所引起的实际燃料喷射量和指示燃料喷射量(目标燃料喷射量)之间的差值(换言之，燃料喷射误差)增大之前正确地更新学习数据项。
将根据本发明的燃料喷射控制装置应用至内燃机，使得与常规技术相比能高准确度地执行燃料喷射控制过程。
尽管燃料喷射模式改变设备在内燃机的工作期间暂时改变燃料喷射阀的燃料喷射模式以更新学习数据项(以执行学习控制)，必须防止内燃机的工作状态由于燃料喷射模式的变化所引起的极大变化。
为了实现这个要求，燃料喷射模式改变设备加入将在燃料主喷射之前或之后执行以改变燃料喷射模式的另外的燃料喷射(比如燃料前导喷射、燃料预喷射和燃料后喷射)就足够。
因为这个燃料喷射控制在没有改变燃料主喷射的燃料喷射量之下执行，就能在内燃机的工作状态没有很大变化之下计算学习数据项(校正数据项)。
另外，为了改变燃料喷射模式，燃料喷射模式改变设备还能改变要用于设置燃料喷射模式的燃料喷射量和打开燃料喷射阀的燃料喷射时刻中的至少一个。
另一方面，因为工作状态变化计算设备计算通过由燃料喷射模式改变设备执行的燃料喷射模式的变化所产生的内燃机工作状态的改变量，工作状态变化计算设备就足以执行以下控制。
也就是，工作状态变化计算设备通过取样从各种类型传感器(例如旋转角度传感器、气缸压力传感器、燃烧爆震传感器、空燃比传感器、氮化物传感器等)传送来检测内燃机工作状态的检测信号来检测内燃机的工作状态。
这种检测使得工作状态变化计算设备能基于(a)当燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时和(b)当燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时之间的工作状态差别(例如旋转角度量的差值、燃烧压力的差值、燃烧爆震出现频率的差值、A/F比差值、产生氮化物的差值等)来计算工作状态的变化量。学习数据计算设备从而能基于通过上述控制获得的工作状态的变化量来计算学习数据项(校正数据项)。
另外，为了正确地计算通过由燃料喷射模式改变设备执行的燃料喷射模式的变化所产生的内燃机工作状态的变化量，工作状态变化计算设备执行以下控制就已足够。
也就是，在作为本发明另一方面的燃料喷射控制装置中，工作状态变化计算设备取样从安装在内燃机上的旋转角度传感器传送的检测信号，检测每个预定角度时期内燃机的转速，并且然后基于检测的转速计算内燃机的动力(爆发)行程的工作负载。计算的工作负载相应于内燃机的工作状态。
然后，工作状态变化计算设备基于(a)在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时计算的内燃机的工作负载和(b)在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时内燃机的工作负载之间的差值计算通过由燃料喷射模式改变设备执行的燃料喷射模式的变化所产生的工作状态的变化量。
在根据本发明的燃料喷射控制装置中，工作状态变化计算设备计算(a)在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时以及通过燃料喷射阀供应燃料引起内燃机中的燃料燃烧所产生的工作负载引起的内燃机的工作负载，也就是(b)在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时产生的工作负载的变化量。
从而，学习数据计算设备能基于工作负载的计算变化量正确地估计由燃料喷射模式改变设备所执行的燃料喷射模式的变化所产生的燃料喷射量的变化量。
也就是，在学习数据计算设备简单地基于通过取样从工作状态检测传感器传送的检测信号获得的工作状态的变化量来估计燃料喷射量的变化量时，可能会由于外界干扰的影响出现估计燃料喷射量的变化量的误差。
为了解决这个问题，因为工作状态变化计算设备计算由通过燃料喷射阀供应的燃料的燃烧所产生的工作负载，就能基于工作负载的变化量高准确度地估计燃料喷射量的变化量。这使得能增大计算学习数据项(或校正数据项，也就是燃料喷射量校正值，并且更具体地，例如关于将电力供应至燃料喷射阀的电力供应时间的校正数据项)的计算准确度。
工作状态变化计算设备通过以下方法计算内燃机的工作负载。也就是，工作状态变化计算设备：
(a1)用具有柴油机的动力周期(或爆发周期)的带通滤波器执行内燃机的转速的过滤，其中在每个预定旋转角度检测转速；
(a2)基于过滤的转速执行瞬时转矩的计算；和
(a3)在学习过程中于目标气缸的动力周期期间执行所计算的瞬时转矩的积分。
因为上述计算每个气缸的工作负载的计算过程是公知的，这里省略对计算过程的详细解释。例如，日本专利公开出版物No.2007-32540已经公开了这种计算过程。
因为内燃机是多气缸内燃机，当每个气缸布置燃料喷射阀时，就能计算每个燃料喷射阀的学习数据项(或校正数据项)，或计算所有气缸共用的共用学习数据项(或校正数据项)。
为了计算以一一对应的关系布置于相应气缸中的燃料喷射阀的学习数据项，燃料喷射模式改变设备改变内燃机每个气缸的燃料喷射模式。工作状态变化计算设备对于其中燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式的每个气缸检测由动力行程(或爆发行程)产生的内燃机的工作状态，作为(a)在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时和(b)在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时内燃机的工作状态。工作状态变化计算设备比较这些工作状态以计算内燃机中每个气缸的工作状态的变化量。
学习数据计算设备基于由工作状态变化计算设备计算的内燃机每个气缸工作状态的变化量来估计燃料喷射量的变化量，并基于燃料喷射量的估计变化量和基准变化量来计算内燃机每个气缸的学习数据项。
在作为本发明另一方面的燃料喷射控制装置中，工作状态变化计算设备估计内燃机每个气缸(a)在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时的工作状态和(b)在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时的工作状态。这使得能计算将用于校正由每个气缸的燃料喷射阀所产生的燃料喷射量误差的学习数据项，并且能基于每个气缸的燃料喷射阀的特性高准确度地设置学习数据项。
另一方面，以下燃料喷射控制装置通过几乎执行与前述燃料喷射控制装置相同的操作来计算学习数据项。尤其，在计算每个气缸的工作状态的变化量时，工作状态变化计算设备将燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时气缸中的动力行程的工作状态与燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时气缸中的动力行程的工作状态相比较。
也就是，在作为本发明另一方面的燃料喷射控制装置中，在计算学习数据项以校正每个气缸通过燃料喷射阀的不正确燃料喷射量时，学习数据计算设备使用气缸燃料喷射阀中(a)在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时气缸动力行程中的工作状态和(b)在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时气缸动力行程中的工作状态。这使得能计算内燃机的工作状态的变化量，以及与检测内燃机的同一气缸中的工作状态的情况相比在短时间内计算学习数据项。
于是，尽管与前述燃料喷射控制装置相比为安装至内燃机每个气缸的燃料喷射阀设置的学习数据项的准确度稍微降低，但是上述燃料喷射控制装置能在短时间内计算学习数据项，并在短时间内完成内燃机所有气缸的学习控制。
尽管根据本发明的燃料喷射控制装置基于在非目标气缸的动力行程中产生的作为基准值的工作状态计算在燃料喷射模式改变时目标气缸的工作状态的变化量。这是基于多气缸型内燃机的所有气缸之间的燃料喷射特性中没有大的差别，并且所有气缸中学习数据项之间没有大的差别。
在作为本发明另一方面的燃料喷射控制装置中，燃料喷射模式改变设备改变内燃机所有气缸或一些气缸的燃料喷射模式，并且工作状态变化计算设备通过比较(c1)和(c2)计算由燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式所产生的内燃机工作状态的变化量：
(c1)在(a)当燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时内燃机中所有气缸或一些气缸的动力行程期间产生的内燃机的工作状态的平均值；和
(c2)在(b)当燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时内燃机中所有气缸或一些气缸的动力行程期间产生的内燃机的工作状态的平均值。
学习数据计算设备基于由工作状态变化计算设备计算的工作状态的变化量来估计燃料喷射量的变化量，并计算所有气缸共用的学习数据项。
也就是，因为多气缸型内燃机的所有气缸之间的燃料喷射特性没有大的差别，燃料喷射控制装置中的燃料喷射模式改变设备改变内燃机的所有气缸或一些气缸的燃料喷射模式。燃料喷射控制装置中的工作状态变化计算设备基于燃料喷射模式改变时气缸的动力行程中的工作状态的平均值获得当燃料喷射模式改变时产生的工作状态的变化量。燃料喷射控制装置中的学习数据计算设备最后计算内燃机所有气缸共用的共用学习数据项。
根据本发明的燃料喷射控制装置，尽管校正燃料喷射量误差的抑制作用降低，但是与作为前述本发明不同方面的燃料喷射控制装置相比能进一步降低在学习条件建立之后获得学习数据项的计算时间。
附图说明
现在将参照附图以举例的方式描述本发明优选的非限制性实施例，在附图中：
图1是示出具有根据本发明实施例的燃料喷射控制装置的燃料喷射***的整体结构的示意图；
图2是示出学习数据表的示意图，其示出了学习数据项、燃料压力和气缸之间的关系；
图3是示出由图1所示根据本发明实施例的燃料喷射控制装置执行的燃料喷射量学习控制过程的流程图；
图4A是示出通常燃料喷射过程的视图；
图4B是示出在学习过程期间除了通常燃料喷射之外执行的用来学习的喷射的视图；
图5是示出计算在柴油机的每个气缸的动力冲程中获得的工作负载的过程的视图；
图6是示出将要用来估计实际燃料喷射量的燃料喷射工作负载和燃料喷射量Q之间的关系(转变特性)的对应图。
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的各个实施例。在下面对各个实施例的描述中，相同的参考符号或数字在数个图中标识相同或等同的零部件。
实施例
现在将参照图1至图6描述装备有根据本发明实施例的燃料喷射控制装置的燃料喷射***10。这个燃料喷射***10是蓄压型燃料喷射***。
图1是示出具有根据本发明实施例的燃料喷射控制装置的燃料喷射***10的整体结构的示意图。
例如，燃料喷射***10是将燃料供应至四气缸柴油机2的***。燃料喷射***10由蓄积高压燃料的共轨20、燃料喷射阀30以及控制燃料喷射***10整体操作的电控单元(ECU)50构成。每个燃料喷射阀将从共轨20供应的高压燃料喷射入柴油机2的相应气缸。
燃料喷射***10还具有供给泵14和高压泵16。供给泵14将累积在燃料箱12中的燃料向上泵送。高压泵16对从供给泵14供应的燃料施压并且然后将高压燃料供应入共轨20。
高压泵16是由固定至凸轮轴的凸轮和柱塞构成的公知泵，其中柱塞根据凸轮的旋转运动执行前后运动(或往复运动)，以对压缩腔中的燃料施压。高压泵16具有调节阀以调节在将燃料从供给泵14吸入的吸入过程期间从供给泵14供应的燃料量。
共轨20具有检测共轨20内部的压力(共轨压力)的压力传感器22，以及通过将一部分累积在共轨20内的燃料返回到燃料箱12来降低共轨20内的燃料压力的降压阀24。
柴油机2装备有旋转角度传感器32、加速度传感器34、水温传感器36、进气温度传感器38。旋转角度传感器32在每个预定旋转角度(例如，30℃A)产生旋转角度信号，加速度传感器34在车辆的驾驶员压下油门踏板时检测车辆的油门踏板的行程。水温传感器36检测冷却水的温度(冷却温度THW)。进气温度传感器38检测进气的温度(进气温度TA)。
另一方面，ECU 50由CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等构成。
ECU 50接收从各种类型传感器传送的检测信号，比如布置于共轨20上的压力传感器22、安装至柴油机2的上述传感器32，34，36，38。ECU 50控制共轨压力、将由燃料喷射阀30喷射的燃料喷射量、以及通过燃料喷射阀30喷射燃料的时刻。
也就是，ECU 50基于柴油机20的工作状态计算存储在共轨20中的高压燃料的目标压力。ECU 50控制调节阀18和降压阀24以使得由压力传感器22检测的共轨压力Pc(换言之，通过燃料喷射阀30的燃料的喷射压力)变为期望压力值。ECU 50还基于柴油机20的工作状态计算燃料喷射量和燃料喷射期间。ECU 50基于计算结果在预定时刻将电力供应至柴油机20的每个气缸的燃料喷射阀30，以使得柴油机20的每个气缸的燃料喷射阀30打开预定的燃料喷射期间TQ。这就将期望量的燃料(或最佳量的燃料)供应至气缸。因而，ECU 50执行上述燃料喷射控制。
顺便说一下，当燃料喷射阀30在燃料喷射期间TQ期间喷射燃料时，实际燃料喷射量Q实际根据每个燃料喷射阀30的喷射特性的变化而变化。而且，燃料喷射阀30的喷射特性根据时间的过去而变化。这引起实际燃料喷射量Q实际和目标燃料喷射量Q目标之间的差值，即使ECU 50基于表示目标燃料喷射量Q目标的指令Q确定燃料喷射时间TQ。
根据本发明实施例的燃料喷射控制装置中的ECU 50将学习数据表G(或校正数据表G)存储入ROM，例如。学习数据表G由多个学习数据项G11，G12，...，Gn3和Gn4(参见图2)组成。学习数据项G11，G12，...，Gn3和Gn4相应于后面将详细解释的燃料喷射量校正值。
每个学习数据项相应于与前述实际燃料喷射量Q实际和目标燃料喷射量Q目标之间的差值相应的燃料喷射量校正值(更具体地，关于将电力供应至燃料喷射阀30的时间的校正值项)。ECU 50基于学习数据项校正电力供应时间以使得实际燃料喷射量Q实际接近目标燃料喷射量Q目标(指令Q)。
图2是示出学习数据表的示意图。这个学习数据表示出了学习数据项(G11，G12，...，Gn3和Gn4)、燃料压力和气缸(#1至#4)之间的关系。
如图2所示，学习数据表G具有存储燃料喷射量校正值(学习数据项)G11，G12，...，Gn3和Gn4的多个学习区域。也就是，每个燃料喷射量校正值(学习数据项)G11，G12，...，Gn3和Gn4属于多个学习区域中的一个。也就是，燃料喷射量校正值(学习数据项)G11，G12，...，Gn3和Gn4以一一对应的关系与学习区域相对应。
这些学习区域(也就是燃料喷射量校正值(学习数据项)G11，G12，...，Gn3和Gn4)基于汽缸号#1至#4和燃料压力(各个共轨压力Pc)的组合来归类。学习数据表G事先设置。ECU 50然后基于后面将详细解释的学习控制过程在柴油机的工作状态期间更新学习数据表G中的学习数据项。
在燃料喷射控制期间，ECU 50根据柴油机2的工作状态确定燃料预喷射、燃料前导喷射和燃料后喷射的组合以获得最佳的燃料喷射模式。ECU 50基于确定的最佳燃料喷射模式指示燃料喷射阀30打开。因而，ECU 50执行燃料主喷射，以及在燃料主喷射开始之前或完成之后的一个或多个燃料预喷射、燃料前导喷射和燃料后喷射。
在执行将详细描述的学习用燃料喷射控制过程时，ECU 50指示相应的燃料喷射阀30除了通常燃料喷射模式之外执行一次燃料前导喷射，以对燃料喷射量增加燃料前导喷射。
现在将参照图3描述由ECU 50执行以更新学习数据项的学习控制过程。在更新学习数据表G中的学习数据项时，ECU 50计算每个学习区域的学习数据表G。
图3是示出由根据图1所示实施例具有ECU 50的燃料喷射控制装置执行的燃料喷射量学习控制过程的流程图。
在柴油机2的工作过程期间，除了共轨燃料压力控制和燃料喷射控制之外，ECU 50还执行图3所示的学习控制过程。
在开始学习控制过程时，在步骤S110中ECU 50判断燃料喷射***是否正确地工作。当步骤S110中的判断结果显示为否定(步骤S110中“否”)时，ECU 50反复执行步骤S110中的过程直到判断结果显示为肯定(步骤S110中“是”)。
当判断结果显示为肯定(步骤S110中“是”)时，操作流程进行到步骤S120。
在步骤S120，ECU 50基于从压力传感器22传送的检测信号检测当前燃料压力(共轨压力Pc)。ECU 50根据检测的共轨压力Pc确定具有最老学习数据项(燃料喷射量校正值)的气缸，作为执行学习区域的目标。
在步骤S130，ECU 50判断选定的学习区域中的学习条件是否建立。当步骤S130中的判断结果显示学习条件建立时，操作流程进行到步骤S140。
另一方面，当步骤S130中的判断结果显示学习条件没有建立时，操作流程返回到步骤S110。
学习条件是基于柴油机2不是处于加速或减速的任何过渡状态时的状态，并且冷却水温度THW和进气温度TA处于预定范围内，也就是柴油机2的工作状态是稳定的。
在步骤S130中，基于从旋转角度传感器32、加速度传感器34、水温传感器36和进气温度传感器38等传送的检测信号，ECU 50判断柴油机2是否处于正常工作状态，以及学习条件是否建立。
接着，在步骤S140中，在于步骤S120中确定作为执行学***均值A平均。
图5是示出计算在柴油机2的#1至#4气缸每个的动力行程(或爆发行程)中获得的工作负载的视图。
如图5所示，ECU 50通过以下步骤计算柴油机2的#1至#4气缸每个的工作负载：
(a1)用具有柴油机2的动力周期的带通滤波器执行转速的过滤(实施例中的180℃A，因为柴油机2具有四个气缸#1至#4)，其中基于旋转角度信号在柴油机2的每个预定旋转角度(例如30℃A)检测转速；
(a2)基于经过滤的转速执行瞬时转矩的计算；和
(a3)在学习过程中目标气缸的动力周期期间执行所计算的瞬时转矩的积分。
因为计算每个气缸的工作负载的这种计算过程是公知的，这里省略对计算过程的详细解释。例如，日本专利公开出版物No.2007-32540已经公开了这种计算过程。
在完成气缸的工作负载的计算之后，ECU 50在收敛判断计数器中增加一数值(例如增加1)，以对步骤S150中计算工作负载的次数计数。
在步骤S160中，ECU 50判断存储在收敛判断计数器中的数值是否达到事先设定的预定值。
步骤S160中的过程是基于步骤S140中不少于预定次数(例如数十次)的计算工作负载A和工作负载平均值A平均的计算过程来判断目标气缸的工作负载(工作负载平均值A平均)是否在柴油机2的一般工作之下通过通常燃料喷射而正确地计算的过程。
当步骤S160中的判断结果显示存储在收敛判断计数器中的数值没有达到预定值时，操作流程进行到步骤S130。ECU 50再次执行步骤S130之后的过程。
当步骤S160中的判断结果显示存储在收敛判断计数器中的数值达到预定值时，操作流程进行到步骤S170。
在步骤S170，ECU 50判断学习条件是否建立，类似于步骤S130中的步骤。
当步骤S170中的判断结果是肯定(步骤S170中“是”)时，操作流程进行到步骤S180。
另一方面，当步骤S170中的判断结果是否定(步骤S170中“否”)时，操作流程返回到步骤S110。
接着，在步骤S180中，在目标气缸的燃料喷射阀30执行通常燃料喷射时ECU 50指示目标气缸的燃料喷射阀30执行学***行地执行。
图4A是示出通常燃料喷射过程的视图。图4B是示出在学习过程期间除了通常燃料喷射之外的学习用燃料喷射的视图。
于是，在执行通常燃料喷射(其是图4A所示燃料预喷射和燃料主喷射的组合)时，在完成步骤S180中的过程之后，用具有燃料前导喷射(学习用燃料喷射)、燃料预喷射和燃料主喷射的燃料喷射模式执行燃料喷射控制。
接着，在步骤S190中，ECU 50在目标学***均值B平均。
步骤S190中计算工作负载B和工作负载平均值B平均的步骤以与步骤S140中相同的方式执行。计算的工作负载B和工作负载平均值B平均是通过通常燃料喷射和学***均值B平均的其它特点与在步骤S140中计算的工作负载A和工作负载平均值A平 均相同。
在完成步骤S190中工作负载B和工作负载平均值B平均的计算之后，ECU 50增加收敛判断计数器的值(步骤S200)。收敛判断计数器计数计算工作负载B的计算次数。
在步骤S210中，ECU 50检测收敛判断计数器中的值是否已经达到预定值。步骤S200和S210中的过程与步骤S150和S160中的过程相同。
在步骤S210中，当步骤S160中的判断结果显示收敛判断计数器中的数值没有达到预定值时，操作流程返回到步骤S170。ECU 50然后再次执行步骤S170至步骤S210。
另一方面，当步骤S210中的判断结果显示收敛判断计数器中的数值达到预定值时，操作流程进行到步骤S220。
在步骤S220，作为学***均值B平均和工作负载平均值A平均之间的差作为由学***均值在步骤S130至S160的系列过程中基于通常燃料喷射计算，并且燃料喷射的工作负载平均值B平均在步骤S170至S210的系列过程中基于通常燃料喷射和学习用燃料喷射计算。
图6是示出燃料喷射工作负载和燃料喷射量之间的关系的映射图，用于估计实际燃料喷射量Q估计。
在步骤S230中，ECU 50通过使用图6所示的图基于在步骤S220中计算的燃料喷射工作负载估计从燃料喷射阀30喷射的实际燃料量Q估计(估计的实际燃料喷射量Q实际)。在步骤S240中ECU 50判断估计的燃料喷射量Q估计是否在预定范围(正常范围)内。
当步骤S240中的判断结果显示否定(步骤S240中“否”)时，也就是当估计的燃料喷射量Q估计没有在预定范围内时，ECU 50完成图3所示的学习控制过程。
另一方面，当步骤S240中的判断结果显示肯定时，也就是当估计的燃料喷射量Q估计在预定范围内(步骤S240中“是”)时，操作流程进行到步骤S250。在步骤S250中，ECU 50计算当前学习区域中的学习数据项，并用计算的学习数据项更新图2所示的学习数据表G中的学习数据项。ECU50然后完成图3所示的学习控制过程。
如图6所示，在步骤S250中ECU 50通过以下过程计算学习数据表G中的学习数据项。ECU 50(a)通过使用示出关于燃料喷射阀30的燃料喷射量和燃料喷射时间之间的关系的TQ-Q特性的图(或计算方程)来计算相应于估计的燃料喷射量Q估计的燃料喷射期间TQ估计，(b)当ECU 50允许燃料喷射阀执行学习用燃料喷射(燃料前导喷射)时计算燃料喷射时间TQ估计和实际燃料喷射时间TQ实际之间的差值；和(c)将燃料喷射时间的计算差值与事先设定的计算次数相乘。
如上详细所述，根据本发明实施例的燃料喷射***中的ECU 50执行学习控制过程。尤其，在计算每个气缸的学习数据表G中的学习数据项和柴油机2的燃料压力时，对于目标燃料喷射阀，除了燃料主喷射之外，ECU50还加入学习用燃料喷射(燃料前导喷射)。而且，ECU 50检测在通常燃料喷射期间在燃烧步骤中获得的目标气缸的工作负载，以及在学习用燃料喷射期间在燃烧步骤中获得的目标气缸的工作负载，并且计算通常燃料喷射和学习用燃料喷射之间工作负载的差值，并且然后基于计算差值获得学习用燃料喷射的工作负载。ECU 50最后计算学习数据表G中的学习数据项(燃料喷射量校正值)以基于计算的学习数据项校正目标燃料喷射阀30的当前燃料喷射量。
在与常规燃料喷射***相比较时，根据本发明实施例的燃料喷射***10使得能，在将燃料喷射阀30的实际燃料喷射和通过过去的时间估计的燃料喷射之间的燃料喷射量差值增大之前，增大计算学习数据项(燃料喷射量校正值)的频率和正确地更新相应于每个燃料喷射阀(也相应于柴油机2的气缸)的学习数据表G中的学习数据项。
与常规燃料喷射***相比，使用根据本发明的燃料喷射控制***中的燃料喷射控制装置(ECU 50)能高准确度地执行燃料喷射控制。
如上所述，ECU 50相当于燃料喷射控制装置。步骤S180中的过程相当于燃料喷射模式改变设备，一系列步骤S130至步骤S160、S170和S190至S220的过程相当于工作变化计算设备，并且一系列步骤S230至S250的过程相当于学习数据项计算设备。
本发明的概念不限于前述实施例。例如，根据本发明的燃料喷射控制装置能具有以下变型。
(第一变型)
在前述实施例中，步骤S180中的过程将执行燃料前导喷射的步骤增加到执行通常燃料喷射的过程，以改变学习燃料控制的当前燃料喷射模式。本发明不限于此。代替将燃料前导喷射加入步骤S180中的过程，ECU 50能将执行增加燃料前喷射或燃料后喷射的过程。而且ECU 50能基于柴油机2的工作状态改变燃料喷射模式。
而且，ECU 50能在通常燃料喷射期间执行燃料前导喷射时在步骤S180中加入燃料前导喷射时多次执行燃料前导喷射。
当燃料喷射模式改变以执行燃料喷射量的学习控制时，不是一直加入学习用燃料喷射。例如，能将学习用燃料喷射的燃料喷射量加入基于柴油机2的工作状态计算的燃料喷射量。而且，还能改变通常燃料喷射过程中喷射燃料的时刻。
(第二变型)
在前述本发明的实施例中，ECU 50计算在燃料喷射量的学习控制中在目标气缸的动力行程中获得的工作负载以计算通过将学习用燃料喷射加入通常燃料喷射所产生的柴油机2的工作状态的变化量。本发明不限于此。例如，ECU 50能基于以下步骤计算通过加入学习用燃料喷射由目标气缸的动力行程所产生的柴油机2的工作状态的变化量：
(1)由旋转角度传感器32获得的柴油机2的曲柄轴的转数或转数的变化值；
(2)由气缸内压传感器获得的燃烧压力；
(3)由燃烧爆震传感器获得的柴油机2的振动等；或
(4)从各种类型的操作状态检测传感器传送的检测信号。
在计算共用于所有气缸的数据项时，如后面将解释的，ECU 50能执行对从空燃比传感器(A/F传感器)和氮化物传感器(其检测从柴油机2排出的废气中包含的成分)传送的检测信号取样以计算柴油机2的工作状态的变化。
(第三变型)
在前述本发明的实施例中，ECU 50在每次通常燃料喷射和学***均值，并且ECU 50能基于多个平均值之间的差值计算目标气缸的工作负载用于燃料喷射量的学习控制。
这使得能在多次执行学习用燃料喷射的期间计算未执行学习用燃料喷射时的工作负载以及执行学习用燃料喷射时的工作负载。而且，因而能减少计算仅在执行学习用燃料喷射时的工作负载的时间，并且能增大更新学习数据表G中的学习数据项的频率。
(第四变型)
不是对于每个气缸都必须产生学***均值，以便计算将共用于所有气缸中的学习数据项。
(第五变型)
在前述本发明的实施例中，ECU 50连续地多次执行所述过程以计算通常燃料喷射期间的工作负载A和平均值A平均以及学***均值B平均。本发明不限于该实施例。能交替地执行计算工作负载A的过程和计算工作负载B的过程。而且，ECU 50还可在完成多个工作负载A和B的多次计算之后计算平均值A平均和B平均。
(第六变型)
前述本发明的实施例使用180℃A的动力(爆发)周期来计算四缸柴油机2的工作负载。当柴油机具有6个气缸时，动力周期变为120℃A。
在前述根据本发明实施例的燃料喷射***10中，柴油机2中的每个燃料喷射阀30将燃料喷射入相应气缸。本发明的概念能以与前述相同的方式应用于汽油发动机的燃料喷射***。
虽然已经详细描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员将理解到，在本公开的总体启示之下，能对细节进行各种变型和替代。因此，所公开的具体布置仅是示例性的而不是要限制本发明的范围，本发明的范围在以下权利要求及其所有等同替代中宽泛地给出。

Claims (3)

1.一种燃料喷射控制装置，其根据内燃机的工作状态计算燃料喷射量，并基于燃料喷射模式指示燃料喷射阀将燃料供应入内燃机的相应气缸，该燃料喷射模式基于计算出的燃料喷射量得到，所述燃料喷射控制装置包括：
燃料喷射模式改变设备，其在内燃机的工作期间在学习条件建立时在预定的时间期间改变燃料喷射模式；
工作状态变化值计算设备，其将（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态与（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态相比较，并且为了计算通过由燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式所产生的内燃机的工作状态的变化值；以及
学习数据计算设备，其估计在燃料喷射模式改变设备基于由工作状态变化值计算设备计算出的内燃机的工作状态的改变值改变燃料喷射模式时所产生的燃料喷射量的变化值，并计算所估计的燃料喷射量的变化值和相应于燃料喷射模式变化的基准变化值之间的差值，作为要用来校正燃料喷射阀的燃料喷射量的学习数据项；
其中，燃料喷射模式改变设备检测在内燃机的工作状态是稳定的而不处于过渡状态时学习条件的建立，并且燃料喷射模式改变设备增加在燃料主喷射之前或之后执行的燃料喷射，以便在检测结果显示学习条件建立时改变燃料喷射模式；
其中，工作状态变化值计算设备通过对从安装至内燃机的旋转角度传感器传送的检测信号取样而在每个预定角度周期检测内燃机的转速，作为（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态，以及（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态，
工作状态变化值计算设备通过利用内燃机的动力行程的带通滤波器过滤所检测的转速来计算瞬时转矩，并通过将（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时和（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时的内燃机的每个动力周期的瞬时转矩积分来计算由内燃机的动力行程获得的工作负载，并且
工作状态变化值计算设备计算在（a）情况与（b）情况中所计算出的工作负载之间的差值，作为当燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时所产生的工作状态的变化量；以及
其中，内燃机是多气缸内燃机，其中燃料喷射阀以与气缸一一对应的关系布置，并且燃料喷射模式改变设备对内燃机中的多气缸中的每个气缸改变燃料喷射模式，
工作状态变化值计算设备还检测（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时由每个气缸的动力行程产生的内燃机的工作状态，和（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态，并且
工作状态变化值计算设备还通过比较在（a）情况与（b）情况中所检测的工作状态来计算内燃机中每个气缸的工作状态的变化量，并且
学习数据计算设备基于由工作状态变化值计算设备计算的内燃机每个气缸的工作状态的变化量来估计每个气缸的燃料喷射量的变化量，并且学习数据计算设备基于所估计的燃料喷射变化量和基准变化量来计算内燃机每个气缸的学习数据项。
2.一种燃料喷射控制装置，其根据内燃机的工作状态计算燃料喷射量，并基于燃料喷射模式指示燃料喷射阀将燃料供应入内燃机的相应气缸，该燃料喷射模式基于计算出的燃料喷射量得到，所述燃料喷射控制装置包括：
燃料喷射模式改变设备，其在内燃机的工作期间在学习条件建立时在预定的时间期间改变燃料喷射模式；
工作状态变化值计算设备，其将（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态与（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态相比较，并且为了计算通过由燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式所产生的内燃机的工作状态的变化值；以及
学习数据计算设备，其估计在燃料喷射模式改变设备基于由工作状态变化值计算设备计算出的内燃机的工作状态的改变值改变燃料喷射模式时所产生的燃料喷射量的变化值，并计算所估计的燃料喷射量的变化值和相应于燃料喷射模式变化的基准变化值之间的差值，作为要用来校正燃料喷射阀的燃料喷射量的学习数据项；
其中，燃料喷射模式改变设备检测在内燃机的工作状态是稳定的而不处于过渡状态时学习条件的建立，并且燃料喷射模式改变设备增加在燃料主喷射之前或之后执行的燃料喷射，以便在检测结果显示学习条件建立时改变燃料喷射模式；
其中，工作状态变化值计算设备通过对从安装至内燃机的旋转角度传感器传送的检测信号取样而在每个预定角度周期检测内燃机的转速，作为（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态，以及（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态，
工作状态变化值计算设备通过利用内燃机的动力行程的带通滤波器过滤所检测的转速来计算瞬时转矩，并通过将（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时和（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时的内燃机的每个动力周期的瞬时转矩积分来计算由内燃机的动力行程获得的工作负载，并且
工作状态变化值计算设备计算在（a）情况与（b）情况中所计算出的工作负载之间的差值，作为当燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时所产生的工作状态的变化量；以及
内燃机是多气缸内燃机，其中燃料喷射阀以与气缸一一对应的关系布置，燃料喷射模式改变设备对多气缸中的每个气缸改变燃料喷射模式，
工作状态变化值计算设备还通过将（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时由气缸的动力行程产生的内燃机的工作状态和（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时由气缸的动力行程产生的内燃机的工作状态相比较来计算在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时每个气缸的工作状态的变化量，并且
学习数据计算设备基于由工作状态变化值计算设备计算出的每个气缸的工作状态的改变量估计用于每个气缸的燃料喷射量的改变量，并且
学习数据计算设备基于所估计的燃料喷射变化量和基准变化值来计算内燃机每个气缸的学习数据。
3.一种燃料喷射控制装置，其根据内燃机的工作状态计算燃料喷射量，并基于燃料喷射模式指示燃料喷射阀将燃料供应入内燃机的相应气缸，该燃料喷射模式基于计算出的燃料喷射量得到，所述燃料喷射控制装置包括：
燃料喷射模式改变设备，其在内燃机的工作期间在学习条件建立时在预定的时间期间改变燃料喷射模式；
工作状态变化值计算设备，其将（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态与（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态相比较，并且为了计算通过由燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式所产生的内燃机的工作状态的变化值；以及
学习数据计算设备，其估计在燃料喷射模式改变设备基于由工作状态变化值计算设备计算出的内燃机的工作状态的改变值改变燃料喷射模式时所产生的燃料喷射量的变化值，并计算所估计的燃料喷射量的变化值和相应于燃料喷射模式变化的基准变化值之间的差值，作为要用来校正燃料喷射阀的燃料喷射量的学习数据项；
其中，燃料喷射模式改变设备检测在内燃机的工作状态是稳定的而不处于过渡状态时学习条件的建立，并且燃料喷射模式改变设备增加在燃料主喷射之前或之后执行的燃料喷射，以便在检测结果显示学习条件建立时改变燃料喷射模式；
其中，工作状态变化值计算设备通过对从安装至内燃机的旋转角度传感器传送的检测信号取样而在每个预定角度周期检测内燃机的转速，作为（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态，以及（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时内燃机的工作状态，
工作状态变化值计算设备通过利用内燃机的动力行程的带通滤波器过滤所检测的转速来计算瞬时转矩，并通过将（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时和（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射模式时的内燃机的每个动力周期的瞬时转矩积分来计算由内燃机的动力行程获得的工作负载，并且
工作状态变化值计算设备计算在（a）情况与（b）情况中所计算出的工作负载之间的差值，作为当燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时所产生的工作状态的变化量；以及
内燃机是多气缸内燃机，其中燃料喷射阀以与气缸一一对应的关系布置，并且燃料喷射模式改变设备改变内燃机中所有气缸或一些气缸的燃料喷射模式，
工作状态变化值计算设备还通过将（a）在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时在所有气缸或一些气缸的动力行程期间产生的内燃机的工作状态的平均值和（b）在燃料喷射模式改变设备没有改变燃料喷射阀的燃料喷射模式时在所有气缸或一些气缸的动力行程期间产生的内燃机的工作状态的平均值相比较来计算在燃料喷射模式改变设备改变燃料喷射模式时内燃机的工作状态的变化量，并且
学习数据计算设备基于由工作状态变化值计算设备计算出的工作状态的改变量估计燃料喷射量的改变量，并且
学习数据计算设备基于所估计的燃料喷射量的变化量和基准变化值来计算为所有气缸共用的学习数据。
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