燃料喷射控制装置的制作方法

1.本发明涉及燃料喷射控制装置。


背景技术：

2.近年来，人们要求内燃机同时实现更低的油耗和更高的输出。作为达到这一目的的手段之一，要求扩大燃料喷射阀的动态范围。燃料喷射阀的动态范围的扩大需要在确保以往的静流特性的同时改善动流特性。作为该动流特性的改善方法，已知通过部分升程控制来降低最小喷射量。
3.例如，在专利文献1中公开了一种控制装置，该控制装置检测燃料喷射阀的个体差异信息，根据检测到的个体差异信息，使对燃料喷射阀进行通电控制时的驱动电流针对每个燃料喷射阀是可变的。该控制装置基于检测到的个体差异信息，判断用于开启燃料喷射阀的组装在内燃机上的所有燃料喷射阀共通的驱动电流的峰值电流是否过度提供或不足，通过减小或增大驱动电流来优化开阀时的开阀力。由此，能保持燃料喷射特性的线性，并且减少了由每个燃料喷射阀的部件差异引起的喷射量偏差。
4.然而，在专利文献1中公开的燃料喷射阀的控制装置中，在燃料喷射阀的阀体到达全升程位置之前的半升程区域中，使每个燃料喷射阀的阀体动作一致，从而能够减少每个燃料喷射阀的喷射量的偏差。但是，随着所提供的燃料的压力(燃料压力)变高，能够开阀的最低保证电流值变大，因此，在高燃料压力时，实施使峰值电流值变小的通电校正可能变得困难。
5.此外，作为减少每个燃料喷射阀的喷射量偏差的方法，通过检测燃料喷射阀的个体差异信息，并基于检测到的个体差异信息改变每个燃料喷射阀的通电时间从而减少喷射量偏差。也就是说，相对于作为基准的燃料喷射阀的特性，在机上对组装在内燃机上的所有燃料喷射阀的特性进行检测并比较，判断通电时间是过剩还是不足，从而延长或缩短通电时间。通过以这种方式控制每个燃料喷射阀的开阀时间，能减少由部件差异引起的喷射量偏差。
6.由此，在使驱动电流可变的方法中，由于能减轻阀体跳动，因此降低喷射量偏差的效果较大，但在比较高的燃料压力侧有时难以降低电流。另一方面，使通电时间可变的方法中，虽然无法减轻阀体跳动本身，但能降低喷射量偏差，具有能适用于低燃料压力到高燃料压力的特点。现有技术文献专利文献
7.专利文献1：日本专利特开2018-109411号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
8.然而，上述以往的通过使通电时间改变来减少每个燃料喷射阀的喷射量偏差的方
法无法减轻阀体跳动本身，因此，在阀体刚刚到达全升程后的跳动区域中，喷射量偏差变大。也就是说，在阀体到达全升程之前停止通电的部分升程控制范围与阀体到达全升程之后停止通电的全升程控制范围之间进行相应的喷射量(或通电时间)的燃料喷射时，喷射量偏差变大。因此，当燃烧所需的要求喷射量落在跳动区域时，如果按照要求喷射量执行燃料喷射，则喷射量偏差变大。
9.本发明是鉴于上述情况而提出的，在要求喷射量位于喷射量偏差较大的区域的情况下，能够防止燃料喷射的喷射量偏差的增加。用于解决技术问题的技术手段
10.为了解决上述问题，本发明的一个方式的燃料喷射控制装置应用于组装了具有通电用的线圈的多个燃料喷射阀的内燃机，在各个燃烧喷射阀中,将相当于一次燃烧所要求的总喷射量的量的燃料分割成多次来进行喷射。上述燃料喷射控制装置包括控制部，该控制部在多次分割喷射中任意次分割喷射的喷射量指令值位于喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，基于预先设定的变更基准，将相应的分割喷射的喷射量指令值朝增多的方向或减少的方向变更，使得该喷射量指令值在喷射量偏差允许范围内的区域，并且变更其他次分割喷射的喷射量指令值，使得多次分割喷射的总喷射量不发生变化。发明效果
11.根据本发明的至少一个方式，对位于喷射量偏差允许范围之外的区域中的分割喷射的喷射量指令值进行变更，使得该喷射量指令值在喷射量偏差允许范围内的区域。由此，能避免使用在喷射量偏差允许范围之外的喷射量指令值，防止分割喷射量的喷射量偏差的增加。另外，由于变更了其他分割喷射的喷射量指令值，使得多次分割喷射的总喷射量不发生变化，因此在保持总喷射量的同时，还能防止总喷射量的喷射量偏差的增加。上述以外的技术问题、结构以及效果通过以下实施方式的说明来进一步明确。
附图说明
12.图1是示出搭载有本发明的实施方式1的燃料喷射控制装置的内燃机系统的基本结构示例的整体结构图。图2是示出本发明的实施方式1的燃料喷射控制装置的内部结构示例的框图。图3是示出图2所示的燃料喷射驱动部的结构示例的电路图。图4是图1所示的燃料喷射阀的剖视图。图5是说明图1所示的燃料喷射阀的驱动方法的时序图。图6是图1所示的燃料喷射阀的燃料喷射脉冲宽度与燃料喷射量之间的关系的曲线图。图7是实施喷射脉冲宽度校正时使用的、表示闭阀完成时间与脉冲宽度校正量之间的关系的曲线图。图8是说明图1所示的燃料喷射阀中使用驱动电压来检测阀体动作时间的曲线图。图9是说明燃料喷射阀的喷射量偏差变大的区域的曲线图。图10是说明用全升程控制范围内的最小值对燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的图。
图11是说明用部分升程控制范围内的最大值对燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的图。图12是示出对接近点火时期的喷射的燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的时序图。图13是示出对喷射间隔较短的喷射的燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的时序图。图14是说明对驱动电压或驱动电流较小的喷射的燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的时序图。
具体实施方式
13.下面，参照附图对用于实施本发明的方式的示例进行说明。在本说明书及附图中，对具有实质上相同的功能或结构的构成要素标注相同的标号，并省略重复说明。
14.《实施方式1》[内燃机系统]首先，对搭载本发明的实施方式1的燃料喷射控制装置的内燃机系统的结构进行说明。图1是示出搭载有本发明的实施方式1的燃料喷射控制装置的内燃机系统的基本结构示例的整体结构图。
[0015]
图1所示的内燃机(发动机)101是重复吸入冲程、压缩冲程、燃烧(膨胀)冲程和排气冲程这四个冲程的四循环发动机，例如具有四个气缸(工作缸)的多气缸发动机。另外，内燃机101所具有的气缸的数量不限于四个，而是可以是六个或八个等任意多个的数量。
[0016]
内燃机101包括活塞102、进气阀103、排气阀104。进入内燃机101的进气(吸入空气)通过用于检测流入的空气量的空气流量计(afm)120，由节流阀119调节流量。通过节流阀119的空气被吸入作为分岔部的收集器115，然后通过设置在各个气缸(工作缸)上的进气管110和进气阀103被提供到各个气缸的燃烧室121。
[0017]
另一方面，燃料通过低压燃料泵124从燃料箱123提供到高压燃料泵125，并通过高压燃料泵125提高到燃料喷射所需的压力。也就是说，高压燃料泵125利用从排气凸轮128的排气凸轮轴(未图示出)传递来的动力，使设置在高压燃料泵125内的柱塞上下可动，从而对高压燃料泵125内的燃料进行加压(升压)。
[0018]
在高压燃料泵125的吸入口设置有由螺线管驱动的开闭阀。螺线管连接到设置在作为电子控制装置的ecu(engine control unit：发动机控制单元)109内的燃料喷射控制装置127。燃料喷射控制装置127基于来自ecu 109的控制指令控制螺线管，驱动开闭阀，使得从高压燃料泵125排出的燃料的压力(以下简称“燃料压力”)达到所期望的压力。
[0019]
作为一个示例，ecu 109(燃料喷射控制装置127)包括cpu 141、存储器142和未图示出的输入输出接口。cpu 141是进行运算处理的处理器。存储器142是由非易失性和/或易失性半导体存储器等构成的存储单元，例如存储有在后述的限制处理中使用的分割喷射的燃料喷射量(以下称为“分割喷射量”)的变更基准等。用于控制燃料喷射阀105的计算机程序也可以存储在存储器142中。在这种情况下，cpu 141读取出并执行存储器142中记录的计算机程序，从而实现燃料喷射控制装置127的全部或部分功能。用于指令内燃机101启动(点火)的点火开关信号被输入到ecu 109。例如，cpu 141若检测到点火开关信号导通，则开始
燃料喷射控制的计算机程序的处理。另外，可以使用mpu(micro processing unit：微处理单元)等其它运算处理装置来代替cpu 141。
[0020]
由高压燃料泵125升压后的燃料经由高压燃料配管129被送到燃料喷射阀105。燃料喷射阀105基于燃料喷射控制装置127的指令将燃料直接喷射到燃烧室121。该燃料喷射阀105是电磁式的阀，其在后述的电磁线圈被提供驱动电流(通电)时，使阀体动作来进行燃料喷射。
[0021]
此外，在内燃机101上设置有用于测量高压燃料配管129内的燃料的压力的燃料压力传感器126。ecu 109基于燃料压力传感器126的测量结果，将用于使高压燃料配管129内的燃料压力达到所期望的压力的控制指令发送到燃料喷射控制装置127。即，ecu 109进行所谓的反馈控制，使高压燃料配管129内的燃料压力达到所期望的压力。
[0022]
此外，内燃机101的各个燃烧室121中设置有火花塞106、点火线圈107、水温传感器108。火花塞106使电极部在燃烧室121内露出，并通过放电点燃燃烧室121内混合了吸入空气和燃料的混合气体。点火线圈107产生用于使火花塞106放电的高电压。水温传感器108测量用于冷却内燃机101的气缸的冷却水的温度。
[0023]
ecu 109进行点火线圈107的通电控制和火花塞106的点火控制。在燃烧室121内混合了吸入空气和燃料的混合气体因火花塞106放出的火花而燃烧，其产生的压力将活塞102下压。
[0024]
由燃烧产生的废气经由排气阀104排出到排气管111。而且，在排气管111中设置有三元催化器112和氧传感器113。三元催化器112净化包括在废气中的例如氮氧化物(nox)等有害物质。氧传感器113检测包括在废气中的氧浓度，并将该检测结果输出到ecu 109。ecu 109基于氧传感器113的检测结果进行反馈控制，使得从燃料喷射阀105提供的燃料喷射量达到目标空燃比。
[0025]
此外，曲柄轴131经由连杆132连接到活塞102。然后，活塞102的往返运动通过曲柄轴131转换为旋转运动。曲柄角度传感器116安装在曲柄轴131上。曲柄角度传感器116检测曲柄轴131的旋转和相位，并将该检测结果输出到ecu 109。ecu 109能基于曲柄角度传感器116的输出检测内燃机101的转速。
[0026]
曲柄角度传感器116、空气流量计120、氧传感器113、表示驾驶员操作的油门的开度的油门开度传感器122、燃料压力传感器126等的信号被输入到ecu 109。
[0027]
ecu 109基于从油门开度传感器122提供的信号，计算内燃机101的要求转矩，判定是否处于怠速状态等。另外，ecu 109根据要求转矩等计算内燃机101所需的吸入空气量，并将与之相匹配的开度信号输出到节流阀119。
[0028]
另外，ecu 109具有转速检测部，该转速检测部基于从曲柄角度传感器116提供的信号，来运算内燃机101的转速(以下也称为发动机转速)。此外，ecu 109具有预热判断部，该预热判断部根据从水温传感器108获得的冷却水的温度、内燃机101启动后的经过时间等来判断三元催化器112是否处于预热状态。
[0029]
燃料喷射控制装置127计算与吸入空气量对应的燃料量，并将与其相应的燃料喷射信号输出到燃料喷射阀105。此外，燃料喷射控制装置127将通电信号输出到点火线圈107，并将点火信号输出到火花塞106。
[0030]
[燃料喷射控制装置的结构]
接下来，用图2和图3说明图1所示的燃料喷射控制装置127的结构。图2是示出燃料喷射控制装置127的内部结构例的框图。图3是示出图2所示的燃料喷射驱动部207a、207b的结构示例的电路图。
[0031]
如图2所示，燃料喷射控制装置127包括发动机状态检测部214、分割喷射指令部201、燃料喷射脉冲信号运算部202、燃料喷射驱动波形指令部203和驱动ic 208作为燃料喷射控制部。燃料喷射控制装置127还包括高电压生成部(升压装置)206、燃料喷射驱动部207a、207b，阀体动作时间检测部211、以及燃料喷射脉冲信号校正量运算部212。
[0032]
发动机状态检测部214汇总并提供上述发动机转速、吸入空气量、冷却水温度、燃料压力、内燃机101的故障状态等的各种信息。
[0033]
分割喷射指令部201基于从发动机状态检测部214获得的各种信息，根据内燃机101的运转状态或运转场景(例如市区行驶、高速(定速)行驶等)等，进行分割喷射执行判定。在判定为允许分割喷射控制的情况下，分割喷射指令部201计算分割喷射次数、燃料喷射量的分割比(比率)、各自的喷射开始定时、要求总喷射量等，并将包括计算出的各种信息在内的分割喷射指令输出到燃料喷射脉冲信号运算部202。
[0034]
燃料喷射脉冲信号运算部202(燃料喷射脉冲输出部)基于从发动机状态检测部214获得的包括燃料压力的各种信息、以及从分割喷射指令部201获得的上述分割喷射次数、燃料喷射量的分割比、要求总喷射量等各种信息，运算用于以要求总喷射量实现燃料喷射的燃料喷射脉冲信号。燃料喷射脉冲信号运算部202包括分割喷射量计算部221、燃料喷射脉冲信号指令部222和燃料喷射脉冲信号限制部223。
[0035]
分割喷射量计算部221接收来自分割喷射指令部201的分割喷射指令，并计算各次分割喷射的燃料喷射量(喷射量指令值)。在分割喷射中，将一个燃烧循环的燃烧所要求的总喷射量根据分割比分成多次进行燃料喷射，因此运算的喷射脉冲宽度也需要计算分割次数个。例如，在一个燃烧循环中，等分为两次实施燃料喷射的情况下，通过将要求总喷射量乘以分割比0.5后得到的喷射量是第1次和第2次的分割喷射量。分割喷射量计算部221以这种方式计算各次分割喷射的燃料喷射量。
[0036]
燃料喷射脉冲信号指令部222基于由分割喷射量计算部221计算出的各次分割喷射的燃料喷射量和上述各种信息，运算喷射脉冲宽度(通电期间)，该喷射脉冲宽度规定用于以要求总喷射量实现燃料喷射的燃料喷射阀105的燃料喷射期间。然后，燃料喷射脉冲信号指令部222根据喷射开始定时将运算出的喷射脉冲宽度的燃料喷射脉冲信号输出到驱动ic 208。当然，在不执行分割喷射控制的情况下，在一个燃烧循环中只实施一次燃料喷射，其喷射脉冲宽度为根据要求总喷射量计算出的喷射脉冲宽度。
[0037]
在计算出的分割喷射量(喷射量指令值)的喷射量偏差在允许范围之外(在图9所示的跳动区域913内)的情况下，燃料喷射脉冲信号限制部223基于预先设定的变更基准，限制(变更)相应的分割喷射量，以不使用喷射量偏差在允许范围之外的燃料喷射量。在本实施方式中，将这种限制分割喷射量的处理称为“限制处理”。在限制处理中，在计算出的分割喷射量在喷射量偏差的允许范围外的情况下，将该分割喷射量变更为在喷射量偏差的允许范围内的其他分割喷射量。关于该限制处理的详细情况，在图9以后详细叙述。
[0038]
燃料喷射驱动波形指令部203基于从发动机状态检测部214获得的燃料压力等各种信息，计算用于燃料喷射阀105的开阀和维持开阀而提供的驱动电流的指令值，并将驱动
电流的指令值输出到驱动ic 208。在本实施方式中，该驱动电流的指令值是所有气缸共通的电流值，但不限于此。
[0039]
阀体动作时间检测部211检测燃料喷射阀105的闭阀时间(阀体动作时间)，即从停止向螺线管407(线圈)通电到阀体402的闭阀动作完成的时间，并将该时间输出到燃料喷射脉冲信号校正量运算部212。该阀体动作时间是搭载在内燃机101上的各个燃料喷射阀105的个体差异信息。
[0040]
燃料喷射脉冲信号校正量运算部212(校正量运算部的一个示例)基于由阀体动作时间检测部211检测出的阀体动作时间,对各个气缸分别运算燃料喷射阀105的喷射脉冲宽度(通电时间)的校正量。由燃料喷射脉冲信号运算部202运算的喷射脉冲宽度基于燃料喷射量(喷射量指令值)并根据作为基准的燃料喷射阀(例如设计偏差中间品)的特性决定。因此，燃料喷射脉冲信号运算部202将计算出的喷射脉冲宽度与由燃料喷射脉冲信号校正量运算部212计算的不同气缸(燃料喷射阀105)的喷射脉冲宽度的校正量相加，并输出到驱动ic 208。
[0041]
电池电压209经由熔断器204和继电器205提供给高电压生成部206。该高电压生成部206基于电池电压209生成当电磁螺线管式燃料喷射阀105开阀时所需的较高的电源电压(升压电压)。以下，将电源电压称为高电压210。燃料喷射阀105的电源包括以确保阀体的开阀力为目的的高电压210、用于保持开阀以使得在开阀后阀体不关闭的电池电压209这两个系统。
[0042]
燃料喷射驱动部207a(开关部)设置在燃料喷射阀105的上游侧(电源侧、高侧)，并将使燃料喷射阀105打开所需的高电压210提供到燃料喷射阀105。此外，在使燃料喷射阀105打开之后，燃料喷射驱动部207a向燃料喷射阀105提供为了保持燃料喷射阀105的开阀状态所需的电池电压209。
[0043]
如图3所示，燃料喷射驱动部207a包括二极管301、302、高电压侧开关元件303和低电压侧开关元件304。燃料喷射驱动部207a使从高电压生成部206提供的高电压210通过为防止电流回流而设置的二极管301，并使用高电压侧开关元件303将该高电压210提供给燃料喷射阀105。
[0044]
此外，燃料喷射驱动部207a使经由继电器205提供的电池电压209通过为防止电流回流而设置的二极管302，并使用低电压侧开关元件304将该电池电压209提供给燃料喷射阀105。
[0045]
燃料喷射驱动部207b(开关部)设置在燃料喷射阀105的下游侧(接地侧和低侧)，并且具有开关元件305和分流电阻306。通过使开关元件305导通，该燃料喷射驱动部207b将从上游侧的燃料喷射驱动部207a提供的电源施加到燃料喷射阀105。此外，燃料喷射驱动部207b通过分流电阻306检测燃料喷射阀105中消耗的电流。
[0046]
图2所示的驱动ic 208基于由燃料喷射脉冲信号运算部202运算出的喷射脉冲宽度和由燃料喷射驱动波形指令部203运算出的驱动电流波形(驱动电流曲线)来控制燃料喷射驱动部207a、207b。即，驱动ic 208控制施加到燃料喷射阀105的高电压210和电池电压209，并控制提供给燃料喷射阀105的驱动电流。
[0047]
此外，二极管309正向连接在螺线管407的下游侧和高电压生成部206之间，二极管308正向连接在分流电阻306和螺线管407的上游侧之间。若高电压侧开关元件303、低电压
侧开关元件304、开关元件305关断，则二极管308和二极管309通过燃料喷射阀105的螺线管407中产生的反电动势而通电。由此，电流被反馈到高电压生成部206侧，提供给螺线管407的驱动电流迅速降低。此时，在螺线管407的端子之间产生例如相当于高电压210的大小的具有反极性的电压，作为反电动势。
[0048]
[燃料喷射阀的结构]接下来，参照图4说明燃料喷射阀105的结构。图4是燃料喷射阀105的剖视图。
[0049]
燃料喷射阀105是包括通常时关闭型电磁阀的电磁式燃料喷射阀。燃料喷射阀105具有形成外壳部的壳体401、配置在壳体401内的阀体402、可动芯体403和固定芯体404。在壳体401中，形成阀座405和与阀座405连通的喷射孔406。
[0050]
阀体402形成为大致棒状，作为一端的前端部402a形成为大致圆锥状。阀体402的前端部402a与壳体401的阀座405相对。若阀体402的前端部402a接触阀座405，则燃料喷射阀105关闭，并且燃料不再从喷射孔406喷射。以下，将阀体402的前端部402a接近阀座405的方向设为闭阀方向，将阀体402的前端部402a远离阀座405的方向设为开阀方向。
[0051]
固定芯体404形成为筒状，并固定到壳体401的与阀座405相反一侧的端部。阀体402的另一端(后端)侧插入该固定芯体404的筒孔中。此外，在固定芯体404的内部，螺线管407配置成绕阀体402的另一端(后端)侧一周。
[0052]
另外，在固定芯体404的筒孔中配置有沿闭阀方向对阀体402施力的离合杆簧408。离合杆簧408的一端与作为阀体402的另一端的后端部402b抵接，并且离合杆簧408的另一端与壳体401抵接。
[0053]
可动芯体403配置在固定芯体404和阀座405之间，并且具有供阀体402穿过的圆形的贯通孔403a。此外，阀体402的后端部402b的直径大于可动芯体403的贯通孔403a。因此，可动芯体403中的贯通孔403a的周围与阀体402的后端部402b的周围相对。
[0054]
零长弹簧409配置在可动芯体403和壳体401之间。零长弹簧409沿开阀方向对可动芯体403施力。通过零长弹簧409的施力，可动芯体403配置在固定芯体404和阀座405之间设定的初始位置。
[0055]
壳体401的内部充满燃料。当电流没有流过螺线管407时，离合杆簧408沿闭阀方向对阀体402施力，克服零长弹簧409的弹簧负载(弹性力)朝闭阀方向推压阀体402。由此，阀体402的前端部402a与阀座405抵接并关闭喷射孔406。
[0056]
若电流流过螺线管407，则在固定芯体404和可动芯体403之间产生磁通，并且磁吸引力作用于可动芯体403。由此，可动芯体403被吸引到固定芯体404(螺线管407)，可动芯体403与阀体402的后端部402b抵接。结果，阀体402与可动芯体403联动地沿开阀方向移动。
[0057]
若阀体402朝开阀方向移动，则阀体402的前端部402a与阀座405分离，之前由阀体402堵塞的喷射孔406被打开并喷射燃料。此外，在燃料喷射之后，通过离合杆簧408和零长弹簧409之间的平衡，可动芯体403返回初始位置。
[0058]
[燃料喷射阀的驱动方法]接下来，参照图5说明燃料喷射阀105的驱动方法。图5是说明燃料喷射阀105的驱动方法的时序图。图5中按时序示出了当从燃料喷射阀105喷射燃料时的喷射脉冲、驱动电压、驱动电流和阀体402的位移量(阀位移)的一个
示例。横轴表示时间。
[0059]
在驱动燃料喷射阀105的情况下，基于燃料喷射阀105的特性预先设定后述的电流设定值。将燃料喷射阀105的基于电流设定值的喷射量特性预先存储在设置在ecu 109内的存储器142(例如，ram(read only memory：只读存储器))中。燃料喷射控制装置127根据内燃机101的运行状态和燃料喷射阀105的喷射量特性计算燃料喷射阀105的喷射脉冲。
[0060]
在图5所示的时刻t500～t501，从燃料喷射脉冲信号运算部202(参照图2)输出的喷射脉冲处于关断状态。因此，燃料喷射驱动部207a、207b处于关断状态，并且驱动电流不流过燃料喷射阀105。因此，燃料喷射阀105的离合杆簧408的弹簧负载对阀体402朝闭阀方向施力，阀体402的前端部402a与阀座405抵接，喷射孔406处于关闭状态，不喷射燃料。
[0061]
接着，在时刻t501，喷射脉冲处于导通状态，燃料喷射驱动部207a和燃料喷射驱动部207b处于导通状态。由此，高电压210被施加到螺线管407，驱动电流流过螺线管407。若驱动电流流过螺线管407，则在固定芯体404和可动芯体403之间产生磁通，磁吸引力作用于可动芯体403。
[0062]
若磁吸引力作用于可动芯体403，则可动芯体403开始向开阀方向移动(时刻t501～t502)。此后，在可动芯体403移动规定距离后，可动芯体403和阀体402一体地开始移动(时刻t502)，阀体402离开阀座405，从而燃料喷射阀105被打开。结果，壳体401内的燃料被从喷射孔406喷射。
[0063]
阀体402与可动芯体403成为一体地移动，直到可动芯体403与固定芯体404碰撞。然后，若可动芯体403与固定芯体404碰撞，则可动芯体403被固定芯体404反弹，阀体402朝开阀方向进一步移动。此后，若离合杆簧408的弹簧负载和燃料压力所施加的作用力超过磁吸引力，则阀体402开始朝闭阀方向移动(以下称为跳动动作。)。由于该阀体402的跳动动作，从喷射孔406喷射的燃料的流量被干扰。
[0064]
因此，在可动芯体403与固定芯体404碰撞之前(时刻t503)，即，当驱动电流达到峰值电流ip时，使燃料喷射驱动部207a、207b的开关元件303、304处于关断状态，减小流过螺线管407的驱动电流。
[0065]
然后，在可动芯体403与固定芯体404碰撞之后，从时刻t504到喷射脉冲下降的时刻t505，保持燃料喷射驱动部207b的导通状态，使燃料喷射驱动部207a间歇地处于导通状态。即，通过对燃料喷射驱动部207a进行pmw(pulse width modulation：脉宽调制)控制，使施加到螺线管407的驱动电压间歇性地成为电池电压209，从而使得流过螺线管407的驱动电流收敛在规定范围内。由此，产生将可动芯体403吸引到固定芯体404所需的大小的磁吸引力。
[0066]
在时刻t506，喷射脉冲处于关断状态。由此，燃料喷射驱动部207a、207b全部处于关断状态，施加到螺线管407的驱动电压减小，流过螺线管407的驱动电流减小。结果，在固定芯体404和可动芯体403之间产生的磁通逐渐消失，作用于可动芯体403的磁吸引力消失。
[0067]
若作用在可动芯体403上的磁吸引力消失，则通过离合杆簧408的弹簧负载和燃料压力(燃压)所产生的按压力，将阀体402以规定的时间延迟朝闭阀方向推回。然后，在时刻t506，阀体402被返回到原来的位置。也就是说，阀体402的前端部402a与阀座405抵接，燃料喷射阀105被关闭。结果，燃料不再从喷射孔406喷射。
[0068]
从喷射脉冲处于关断状态的时刻t505开始，为了使燃料喷射阀105中的残留磁力
快速消失，阀体402尽早关闭，在与驱动燃料喷射阀105时相反的方向上提供高电压210。
[0069]
[喷射量特性]接下来，使用图6说明使用图5中详细描述的驱动电流时的喷射量特性。图6是示出燃料喷射阀105的燃料喷射脉冲宽度与燃料喷射量之间的关系的曲线图，使横轴为喷射脉冲宽度，使纵轴为每小时的燃料喷射量。具有用实线表示的喷射量特性610的燃料喷射阀105p作为基准品。用点线表示的喷射量特性611表示离合杆簧408的作用力小于基准品的燃料喷射阀105w的特性，用虚线表示的喷射量特性612表示离合杆簧408的作用力大于基准品的燃料喷射阀105s。
[0070]
如图6所示，在具有喷射量特性610的燃料喷射阀的情况下，在从阀体402开始打开的时刻t502到阀体402达到全升程的时刻t601的期间内，基于通过施加高电压得到的峰值电流的提供时间，阀体402的升程量增加，因此燃料喷射量增加。根据阀体402的开阀速度决定该期间内的燃料喷射量的斜率(从时刻t502到时刻t601的燃料喷射量增加率)。如上所述，峰值电流的供电电源为高电压210，因此燃料喷射量的斜率较陡。
[0071]
随后，由于可动芯体403与固定芯体404碰撞，阀体402开始跳动动作，因此燃料喷射量大受干扰(时刻t601至时刻t602)。在每个燃料喷射阀的特性差异、驱动电流相对于离合杆簧408的弹簧负载或燃料压力所产生的按压力较大的情况下等，发生该跳动动作。
[0072]
在跳动动作收敛的时刻t602之后的阀体402保持全升程位置，因此燃料喷射量具有斜率与喷射脉冲的长度成比例的增加特性。
[0073]
在燃料喷射阀105w的喷射量特性611中，与具有喷射量特性610的燃料喷射阀105p相比，在开阀时的喷射量增加率更高，并且跳动动作更大。此外，在跳动动作收敛的时刻t602之后，喷射量特性611的喷射量也相对于喷射量特性610变多。这是因为，通过以相同的驱动电流驱动各燃料喷射阀，离合杆簧408的弹簧负载较弱的燃料喷射阀105w由于开阀速度变快而使开阀时的喷射量增加率变高，而停止通电后闭阀速度变慢。因此，喷射量特性611具有相对于喷射量特性610向喷射量更多的一方偏移的特性。
[0074]
燃料喷射阀105s的喷射量特性612具有与喷射量特性611相反的特性，与具有喷射量特性610的燃料喷射阀105p相比，开阀时的喷射量增加率较低并且跳动动作较小。此外，在跳动动作收敛的时刻t602之后，喷射量特性612的喷射量也相对于喷射量特性610变少。这是因为，通过以相同的驱动电流驱动各燃料喷射阀，离合杆簧408的弹簧负载较强的燃料喷射阀105s由于开阀速度变慢而使开阀时的喷射量增加率变低，而停止通电后闭阀速度变快。因此，喷射量特性612具有相对于喷射量特性610向喷射量更少的一方偏移的特性。
[0075]
由于上述原因，若以共通的驱动电流和喷射脉冲宽度驱动多个燃料喷射阀，则在各个燃料喷射阀会产生喷射量偏差。也就是说，由于利用燃料喷射阀105p的喷射量特性来计算对于由发动机状态检测部214计算的要求喷射量的喷射脉冲宽度，该燃料喷射阀105p的喷射量特性作为预先测量的偏差中间品等的基准，因此，为了减少各个燃料喷射阀的喷射量偏差，需要变更每个燃料喷射阀的喷射脉冲宽度。
[0076]
如上所述，在以某个要求喷射量喷射燃料的情况下，在以基于喷射量特性610计算出的喷射脉冲宽度驱动离合杆簧408的弹簧负载较小的燃料喷射阀105w时，喷射量变多。另一方面，在通过基于喷射量特性610计算出的喷射脉冲宽度驱动离合杆簧408的弹簧负载较大的燃料喷射阀105s的情况下，喷射量变少。
[0077]
也就是说，为了使各个燃料喷射阀的喷射量630与要求喷射量相匹配，对于离合杆簧408的弹簧负荷较弱的燃料喷射阀105w，需要使喷射脉冲宽度(喷射脉冲宽度621)相对于基准品(例如，偏差中中间品)的喷射脉冲宽度620变短。另外，对于离合杆簧408的弹簧负荷较强的燃料喷射阀105s，需要使喷射脉冲宽度(喷射脉冲宽度622)相对于基准品的喷射脉冲宽度620变长。
[0078]
因此，在本实施方式中，检测作为每个燃料喷射阀的个体差异信息的闭阀完成时间，根据闭阀完成时间变更每个燃料喷射阀的喷射脉冲宽度，从而实现减少每个燃料喷射阀的喷射量偏差。预先测量喷射脉冲宽度校正量与闭阀完成时间的关系并将其保存在存储器142中，通过计算对于测量到的闭阀完成时间的喷射脉冲宽度校正量来校正喷射脉冲宽度。
[0079]
[闭阀完成时间与喷射脉冲宽度校正量的关系]图7是实施喷射脉冲宽度校正时使用的表示闭阀完成时间与脉冲宽度校正量之间的关系的曲线图。预先通过实验测量多个燃料喷射阀105的闭阀完成时间，并且根据测量到闭阀完成时间的燃料喷射阀105的喷射量特性，计算喷射脉冲宽度校正量，从而能计算闭阀完成时间与喷射脉冲宽度校正量之间的关系式700。
[0080]
例如，若离合杆簧408的弹簧负载较大，则闭阀完成时间变短，因此在燃料喷射阀105s的情况下，为了满足要求喷射量，需要使喷射脉冲宽度变长。由此，对于比基准的闭阀完成时间701要短的闭阀完成时间703的喷射脉冲宽度的校正值713是正值。相反，如果离合杆簧408的弹簧负载较小，则闭阀完成时间变长，因此在燃料喷射阀105w的情况下，为了满足要求喷射量，需要缩短喷射脉冲宽度。由此，对于比基准的闭阀完成时间701要长的闭阀完成时间702的喷射脉冲宽度的校正值712是负值。
[0081]
能通过使用最小二乘法等近似多个燃料喷射阀105的闭阀完成时间和喷射脉冲宽度校正量的数据来计算关系式700。图11示出了对于规定的燃料喷射量的近似直线，通过用多个燃料喷射量预先计算近似直线，能计算与喷射量特性相匹配的喷射脉冲宽度。此外，由于喷射量特性不仅随燃料喷射阀的固体差而变化，还随燃料压力而变化，因此，对于每个特定的燃料压力，计算相对于基准的喷射脉冲宽度的喷射脉冲宽度校正量即可。
[0082]
由于上述计算出的关系式700是燃料压力代表点，因此对于实际燃料压力(例如，由燃料压力传感器126测量出的燃料压力)的喷射脉冲宽度校正量的计算是通过计算大于实际燃料压力的燃料压力代表点的校正量和小于实际燃料压力的燃料压力代表点的校正量，并在两点之间线性插值来计算的即可。另外，对于燃料喷射量也同样，通过在两点之间线性插值来计算即可。
[0083]
由此，通过基于用图7所示的方法计算出的闭阀完成时间，根据关系式700计算喷射脉冲宽度的校正量，并将校正量与针对要求喷射量计算出的作为基准的喷射脉冲宽度相加，从而能计算出与燃料喷射阀105的个体差异相对应的喷射脉冲宽度。
[0084]
[阀体动作时间的检测方法]接下来，将参照图8说明由阀体动作时间检测部211执行的用于检测燃料喷射阀105的阀体动作时间的方法。图8是用于说明燃料喷射阀105的使用驱动电压检测阀体动作时间(闭阀时间)的
曲线图。图8的上段表示驱动电压的时间变化，图8的下段表示驱动电压的二阶微分值。另外，闭阀时间801定义为从喷射脉冲关断的时刻(时刻t505)到闭阀完成(时刻t506)的经过时间。
[0085]
如上所述，当将燃料喷射阀105的阀体402打开时，高电压210被施加在螺线管407上，有相对较大的驱动电流流过，可动芯体403和阀体402被加速。接着，施加到螺线管407的高电压210被切断，流过螺线管407的驱动电流减小到规定值(例如，保持电流)。
[0086]
在关闭燃料喷射阀105时，当阀体402与阀座405碰撞时，零长弹簧409从伸长转为压缩，可动芯体403的运动方向逆转，从而加速度变化，螺线管407的电感变化。也就是说，在关闭燃料喷射阀105时，流过螺线管407的驱动电流被切断，反电动势被施加到螺线管407。若驱动电流收敛，则反电动势也逐渐减小，因此，当反电动势减小时，螺线管407的电感变化，从而在驱动电压中产生拐点(拐点802)。
[0087]
上述的燃料喷射阀105关闭时出现的驱动电压的拐点802是燃料喷射阀105的闭阀定时。因此，通过测量从喷射脉冲关断的定时(时刻t506)到驱动电压的拐点802的时间，能检测闭阀时间801。
[0088]
若对被施加到螺线管407的驱动电压的时间序列数据进行二阶微分，则拐点802作为极值811(最大值或最小值)出现。因此，能通过检测驱动电压的时间序列数据的极值来确定拐点802。
[0089]
另外，在驱动电压的s/n比较低且其噪声电平较大的情况下，根据驱动电压的时间序列数据的二阶微分的结果检测极值变得困难。因此，通过对驱动电压实施低通滤波器等，对平滑化后的时间序列数据进行二阶微分，能检测出期望的极值。图8的下段所示的驱动电压的二阶微分值是通过对驱动电压的时间序列数据进行滤波，并对平滑化后的时间序列数据进行二阶微分而得到的。
[0090]
如果对从喷射脉冲关断的时刻(时刻t505)开始的驱动电压的时间序列数据进行二阶微分，则电压切换时(驱动电压关断后施加反电动势时等)可能作为极值出现。于是，无法准确地确定由可动芯体403的加速度变化产生的拐点。
[0091]
因此，进行二阶微分的驱动电压的时间序列数据优选为喷射脉冲处于关断状态(换句话说，从驱动电压关断或驱动电流关断起)经过一定时间之后的驱动电压的时间序列数据。即，进行二阶微分的驱动电压的时间序列数据优选为在驱动电压关断之后施加反电动势时的驱动电压的时间序列数据。
[0092]
如上所述，对于作为基准的燃料喷射阀，根据各个燃料喷射阀105的个体差异变更喷射脉冲宽度，从而能减少每个燃料喷射阀(气缸之间)的喷射量偏差。由此，能进一步减小喷射量偏差在允许范围内的最小喷射量。然而，如上所述，尽管整体上可以降低喷射量偏差，但在阀体402刚刚到达全升程位置的跳动区域中，喷射量偏差相对较大。这是因为燃料喷射阀105的离合杆簧408的弹簧负载的偏差导致阀体402从全升程位置过冲的量不同。
[0093]
[喷射量特性和喷射量偏差]图9是说明燃料喷射阀105的喷射量偏差变大的区域的曲线图。在图9中，上段表示喷射量特性，下段表示喷射量偏差。
[0094]
在图9所示的喷射量特性901的极少喷射范围911中，若喷射脉冲宽度(通电时间)变长并且不久便要开始燃料喷射，则产生非常大的喷射量偏差921。这是因为喷射量本身极
小，因此相对于喷射量，偏差的比例变大。
[0095]
此外，若通电时间变长，则喷射量偏差921小于允许偏差上限922。这能通过根据上述的各燃料喷射阀105的个体差异变更喷射脉冲宽度来减小喷射量偏差，在燃料喷射阀105的阀体402到达全升程位置之前的部分升程控制范围912也可以用于燃料喷射。
[0096]
之后，若通电时间变长，阀体402的动力增加，即使在阀体402到达全升程之后阀体402还会上升，最终通过离合杆簧408的作用力使阀体402下降。在这种阀体402的跳动区域913中，喷射量偏差921再次大于允许偏差上限922。
[0097]
在阀体402稳定在全升程位置之后，喷射量偏差921再次小于允许偏差上限922。这是因为若通电时间变长，则喷射量变多，相对于喷射量，偏差的比例变小。
[0098]
如上所述，在燃料喷射阀105的阀体402到达全升程位置之前停止通电的部分升程控制范围912和全升程控制范围914之间存在喷射量偏差变大的跳动区域913。因此，在部分升程控制范围912和全升程控制范围914之间，喷射量(或喷射脉冲宽度)的指令值无法从低喷射量到高喷射量(或从短脉冲宽度到长脉冲宽度)连续使用。并且，在要求喷射量位于跳动区域913内的情况下，由于喷射量偏差变大，导致燃烧变差，排气性能也有可能变差。
[0099]
跳动区域913是喷射量特性901中的喷射量偏差在允许范围外(超过允许偏差上限922)的区域。也就是说，分割喷射量在喷射量偏差允许范围之外的区域是指分割喷射的喷射量指令值(要求分割喷射量)为超过在燃料喷射阀105的阀体402到达全开位置(全升程位置)之前停止通电的部分升程控制范围内的喷射量最大值qpmax(最长值)的值，并且为小于在燃料喷射阀105的阀体402到达全开全升程位置之后停止通电的全升程控制范围内的喷射量最小值qfmin(最短值)的值。以下，将喷射量最大值qpmax记载为“最大值qpmax”，将喷射量最小值qfmin记载为“最小值qfmin”。
[0100]
因此，在分割后的要求喷射量位于跳动区域913内的情况下，燃料喷射控制装置127将要求喷射量变更为部分升程控制范围内的最大值qpmax或全升程控制范围内的最小值qfmin，将通电时间设为“tipmax”或“tifmin”。由此，能将喷射量偏差设为允许偏差上限922以下。
[0101]
然而，在将要求喷射量变更为部分升程控制范围内的最大值qpmax或全升程控制范围内的最小值qfmin的情况下，能避免喷射量偏差的增加，但在一次燃烧中喷射的总喷射量发生变化。由此，混合气的空燃比发生变化，导致燃烧变差。因此，使某个分割喷射的喷射量变化的部分反映在同一燃烧循环中执行的其他分割喷射中。通过这样控制各分割喷射的喷射量，能在不改变总喷射量的情况下避免喷射量偏差的增加。
[0102]
以下，将参照图10说明在不改变多次分割喷射的总喷射量的情况下避免喷射量偏差增加的方法。
[0103]
[以全升程控制范围内的最小值进行限制处理]图10是说明用全升程控制范围内的最小值对燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的图。图10示出将一次燃烧循环所要求的总喷射量qal l分割为2次(2段喷射)，将第2段的分割喷射量作为全升程控制范围内的最小值qfmin的情况的示例。对总喷射量qal l使用各个喷射段的分割比来计算各个喷射段的分割喷射量。在本实施方式的限制处理中，选择部分升程控制范围内的最大值qpmax(喷射脉冲宽度tipmax)或全升程控制范围内的最小值
qfmin(tifmin)，来变更相应的分割喷射量。
[0104]
在图10的示例中，对于限制处理之前的第1段的喷射脉冲1001和第2段的喷射脉冲1002，在限制处理之后，第1段的喷射脉冲1011的喷射脉冲宽度变短，第2段的喷射脉冲1012的喷射脉冲宽度变长。
[0105]
例如，第1段的分割喷射量的比率为spt1，第2段的分割喷射量的比率为spt2时，第1段的分割喷射量为“qspt1＝qall
×
spt1”，第2段的分割喷射量为“qspt2＝qall
×
spt2”。其中，spt1+spt2＝1。在图10的示例中，第2段的分割喷射量qspt2在跳动区域913内，喷射量偏差变大。因此，将第2段的分割喷射量qspt2作为全升程控制范围内的最小值qfmin，将第2段的喷射脉冲宽度从“tispt2”改变为“tifmin”，并向燃料喷射阀105通电。
[0106]
另一方面，第2段的分割喷射量qspt2变化为全升程控制范围内的最小值qfmin，从而总喷射量qall增加(qfmin-qspt2)。因此，为了不使总喷射量qall发生变化，从第1段的分割喷射量qspt1中减去第2段的分割喷射量的增加量(qfmin-qspt2)，将第1段的分割喷射量设为qspt1’。然后，将第1段的喷射脉冲宽度从“tispt1”改变为“tispt1
’”
，并向燃料喷射阀105通电。
[0107]
如上所述，在不改变总喷射量qall的情况下，能避免在分割喷射量qspt2位于跳动区域913内的第2段的分割喷射中的喷射量偏差的增加。
[0108]
[以部分升程控制范围内的最大值进行限制处理]图11是说明以全升程控制范围内的最大值对燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的图。图11示出将一次燃烧循环所要求的总喷射量qall分割为3次(3段喷射)，将第3段的分割喷射量作为部分升程控制范围内的最大值qpmax的情况的示例。对总喷射量qall使用各个喷射段的分割比来计算各个喷射段的分割喷射量。计算的结果是，与在限制处理之前的第1～3段的喷射脉冲1101～1103相比，在限制处理之后，第1段的喷射脉冲1111和第2段的喷射脉冲1112的喷射脉冲宽度变长，第3段的喷射脉冲1113的喷射脉冲宽度变短。
[0109]
例如，第1段的分割喷射量的比率为spt1，第2段的分割喷射量的比率为spt2，第3段的分割喷射量的比率为spt3的情况下，第1段的分割喷射量为“qspt1＝qall
×
spt1”，第2段的分割喷射量为“qspt2＝qall
×
spt2”，第3段的分割喷射量为“qspt3＝qal l
×
spt3”。其中，spt1+spt2+spt3＝1。
[0110]
在图11的示例中，第3段的分割喷射量qspt3在跳动区域913内，喷射量偏差变大。因此，将第3段的分割喷射量qspt3作为部分升程控制范围内的最大值qpmax，将第3段的喷射脉冲宽度从“tispt3”改变为“tpmax”，并向燃料喷射阀105通电。
[0111]
另一方面，第3段的分割喷射量qspt3变化为部分升程控制范围内的最大值qpmax，从而总喷射量qall减少(qspt3-qpmax)。因此，为了不使总喷射量qall发生变化，使第1段的分割喷射量qspt1增加第3段的分割喷射量的增加量的一半(qspt3-qpmax)/2，将第1段的分割喷射量设为qspt1’。然后，将第2段的喷射脉冲宽度从“tispt1”改变为“tispt1
’”
，并向燃料喷射阀105通电。
[0112]
此外，通过使第2段的分割喷射量qspt2增加第3段的分割喷射量的增加量的一半(qspt3-qpmax)/2，使第2段的分割喷射量为qspt2’。然后，将第2段的喷射脉冲宽度从“tispt2”改变为“tispt2
’”
，并向燃料喷射阀105通电。
[0113]
如上所述，能在不改变总喷射量qall的情况下，避免分割喷射量qspt3在跳动区域913内的第3段的分割喷射的喷射量偏差的增加。
[0114]
上述图10、图11中显示了2段喷射、3段喷射的示例，即使总喷射量qall的分割数多于3次也是同样的。另外，在图10的示例中，第2段的分割喷射量qspt2的变动部分只反映在第1段中，但如图11所示，也可以将变动部分分配到多个喷射段中。当然，在图11的示例中，也可以将第3段的分割喷射量qspt3的变动部分仅反映在第1段或第2段中。
[0115]
如上所述，在分割喷射量位于跳动区域913内时，在不改变总喷射量qall的情况下，以部分升程控制范围内的最大值qpmax(tipmax)或全升程控制范围内的最小值qfmin(tifmin)进行限制处理。
[0116]
[部分升程控制范围内的最大值和全升程控制范围内的最小值的选择方法]接着，说明在分割喷射量位于跳动区域913内的情况下，用部分升程控制范围内的最大值qpmax(tipmax)和全升程控制范围内的最小值qfmin(tifmin)中哪一个进行限制处理的选择方法。
[0117]
通常，分割喷射的分割次数和分割比、各自的通电开始定时等，是根据分层燃烧、均质燃烧等燃烧模式、催化剂早期升温控制、超级爆震等运行场景来决定的。因此，希望尽量不变更这些参数。因此，进行限制处理，以使各个喷射段的喷射量、喷射脉冲宽度的变动变小。
[0118]
在任意喷射段的分割喷射量qsptx(x是喷射段的编号)位于跳动区域913内时，进行限制处理以使喷射量变动变小。也就是说，作为变更后的分割喷射量qsptx’，选择分割喷射量qsptx与部分升程控制范围内的最大值qpmax之间的差分(qsptx-qpmax)、分割喷射量qsptx与全升程控制范围内的最小值qfmin之间的差分(qfmin-qsptx)中较小的一方。(qsptx-qpmax)＜(qfmin-qsptx)成立的情况下，选择部分升程控制范围内的最大值qpmax作为分割喷射量qsptx，不等式不成立的情况下，选择全升程控制范围内的最小值qfmin作为分割喷射量qsptx。当然，分割喷射量qsptx的变动部分反映在其他喷射段的分割喷射量上。
[0119]
另外，在上述示例中，选择了限制值以使分割喷射量qsptx的变动变小，但也可以实施限制处理以使相当于各分割喷射量的喷射脉冲宽度“tisptx”(通电时间)的变动变小而不是分割喷射量的变动变小。
[0120]
另外，在以下说明的实施方式2的各示例中，将某个喷射段的分割喷射量qsptx的变动部分反映到其他喷射段的分割喷射量中的处理是相同的，因此省略其说明。
[0121]
另外，在上述示例中，说明了对最后的喷射段(图10的第2段、图11的第3段)的分割喷射量进行限制处理的情况，但当然也可以对最初或第2段及以后的喷射段的分割喷射量进行限制处理。
[0122]
如上所述，本发明的实施方式1的燃料喷射控制装置(ecu 109的燃料喷射控制装置127)包括控制部(cpu 141)，该控制部被应用于组装了具有通电用线圈的多个燃料喷射阀(105)的内燃机(例如，四缸四循环发动机)，在各个燃烧喷射阀中将与一次燃烧所要求的总喷射量相当的量的燃料分割成多次进行喷射。控制部(cpu 141)构成为：在多次分割喷射中的任意次分割喷射的喷射量指令值(分割喷射量qsptx)在预先规定的喷射量偏差允许范围之外的区域(跳动区域913内)的情
况下，控制部(cpu 141)基于预先设定的变更基准，使喷射量指令值朝变多的方向(例如，部分升程控制范围内的最大值qpmax)或减少的方向(例如，全升程控制范围内的最小值qfmin)变更，使得相应的分割喷射的喷射量指令值在喷射量偏差允许范围内的区域，并且变更其它分割喷射的喷射量指令值以使多次分割喷射的总喷射量(qall)不发生变化。
[0123]
在如上所述构成的燃料喷射控制装置(燃料喷射控制装置127)中，控制部(cpu 141)对于在喷射量偏差允许范围之外的区域(跳动区域913内)的分割喷射的喷射量指令值(分割喷射量qsptx)，在使该喷射量指令值变到喷射量偏差允许范围内的区域中进行变更处理(限制处理)。由此，能避免使用在喷射量偏差允许范围之外的区域中的喷射量指令值，防止分割喷射量的喷射量偏差的增加。因此，能防止由于分割喷射量(或通电时间)的变动而引起的燃烧变差和废气排放的变差。
[0124]
另外，控制部(cpu 141)与上述限制处理并行地将相应的分割喷射量的变更部分反映在同一燃烧循环中的其他分割喷射的喷射量指令值中，使得多次分割喷射的总喷射量不变化。由此，能在保持总喷射量的同时，防止总喷射量的喷射量偏差的增加。
[0125]
此外，在本实施方式的燃料喷射控制装置(燃料喷射控制装置127)中，在喷射量指令值(分割喷射量qsptx)位于喷射量偏差允许范围之外的区域(跳动区域913内)的情况下，控制部(cpu 141)将该喷射量指令值(qsptx)变更为部分升程控制范围(912)的喷射量最大值(qpmax)与该喷射量指令值(qsptx)的差分，或者全升程控制范围(914)的喷射量最小值(qfmin)与该喷射量指令值(qsptx)的差分中绝对值较小一方的减法运算中的被减数的值。
[0126]
根据具有上述结构的燃料喷射控制装置，能在不改变多次分割喷射的总喷射量的情况下，避开容易因每个燃料喷射阀的部件差异引起喷射量偏差的范围(跳动区域913内)来设定分割喷射的喷射量指令值(qsptx)。因此，能防止每个燃料喷射阀的喷射量偏差的增加。
[0127]
另外，在本实施方式的燃料喷射控制装置(燃料喷射控制装置127)中，控制部(cpu 141)构成为基于上述分割喷射的喷射量指令值(分割喷射量qsptx或qsptx’)运算对燃料喷射阀(105)的通电时间(喷射脉冲宽度tisptx或tisptx’)。由此，控制部(cpu 141)能够生成基于上述喷射量指令值求出的通电时间(脉冲宽度)的燃料喷射脉冲信号，并对燃料喷射阀进行通电。由此，通过利用通电时间控制燃料喷射阀的打开，能进行喷射量偏差较小的燃料喷射。
[0128]
另外，在本实施方式的燃料喷射控制装置(燃料喷射控制装置127)中，控制部(cpu 141)包括：阀体动作时间检测部(211)，该阀体动作时间检测部(211)检测从对燃料喷射阀105的通电结束到燃料喷射阀的阀体的闭阀动作完成为止的阀体动作时间；以及校正量运算部(燃料喷射脉冲信号校正量运算部212)，该校正量运算部基于阀体动作时间运算每个燃料喷射阀的通电时间的校正量。然后，控制部(cpu 141)使用上述校正量校正基于上述分割喷射的喷射量指令值运算出的对燃料喷射阀的通电时间。
[0129]
根据具有上述结构的燃料喷射控制装置，控制部能够在内燃机运行的状态下检测燃料喷射阀(105)的特性(阀体动作时间)，并计算对燃料喷射阀的通电时间的校正量。由此，控制部(cpu 141)能将在内燃机运行的状态下计算出的校正量应用于基于进行了上述限制处理的喷射量指令值的通电时间，能对每个燃料喷射阀调整通电时间。因此，能减少由每个燃料喷射阀的部件差异引起的喷射量偏差。
[0130]
《实施方式2》接下来，作为本发明的实施方式2，说明基于喷射参数或发动机状态等的变更基准，对在喷射量偏差允许范围之外的区域中的分割喷射的分割喷射量进行限制处理的示例(分割喷射量的选择方法)。
[0131]
[基于点火时期的限制处理]首先，说明基于点火时期的限制处理。通常，在分层燃烧等情况下，有时在压缩冲程后半部分非常接近点火定时的定时(曲柄角度)实施燃料喷射。在这种情况下，由于实施了限制处理，喷射脉冲宽度变长，燃料可能附着到火花塞106上，或未燃烧燃料可能被排出。因此，在到点火定时的间隔在规定角度以内实施燃料喷射的分割喷射的喷射量位于跳动区域913内的情况下，实施限制处理，以使喷射脉冲宽度变短。
[0132]
用图12具体说明基于上述点火时期的限制处理。图12是示出对接近点火时期的喷射的燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的时序图。
[0133]
图12是在n气缸中进行2段喷射的示例，示出了与第1段的分割喷射量qspt 1对应的喷射脉冲宽度1201、与第2段的分割喷射量qspt2对应的喷射脉冲宽度1202。另外，喷射脉冲宽度1202输出喷射脉冲是从通电开始定时t1211到通电停止定时t1212为止。喷射禁止定时t1222是基于点火定时t1223预先设定的定时，并且是为了排除燃料附着到火花塞106或未燃烧燃料被排出的可能性而有时间余量地设定的。
[0134]
通常，在喷射脉冲超过喷射禁止定时t1222还继续通电的情况下，强制关断喷射脉冲，停止通电。在这种情况下，由于强制停止通电，因此相对于要求喷射量，实际喷射量不足。当然，通常，通电开始定时t1211被决定为不超过喷射禁止定时t1222地通电。
[0135]
喷射禁止警告定时t1221预先通过实验来计算以使其离喷射禁止定时t1222为规定间隔，并且是用于判定当前的曲柄角度接近喷射禁止定时t1222的定时(曲柄角度)。也就是说，在通电停止定时t1212位于喷射禁止警告定时t1221之后的情况下，通电停止定时t1212有可能在喷射禁止定时t1222之后。因此，以部分升程控制范围内的最大值qpmax而不是以喷射脉冲宽度变长的全升程控制范围内的最小值qfmin进行限制处理，使得变更后的喷射脉冲宽度短于当前的喷射脉冲宽度
[0136]
由此，喷射脉冲宽度1202在变短的方向上变更，从而能延长从通电停止定时t1212到点火定时t1223的时间。
[0137]
另外，与喷射禁止警告定时t1221的比较和判定可以使用通电开始定时t1211，而不是通电停止定时t1212。在这种情况下，假设喷射脉冲宽度1202的长度，并在提前角方向上设定喷射禁止警告定时t1221。
[0138]
另外，可以任意设定上述曲柄角度的基准。例如，曲柄角度可以用基于进气上止点的上止点后曲柄角度[
°
atdc]或基于压缩上止点的上止点前曲柄角度[
°
btdc]来表示。
[0139]
[基于分割喷射实施冲程的限制处理]另外，虽然已经参照图12说明了基于点火时期来决定限制处理的示例，但是也可以根据实施分割喷射的冲程来决定限制处理。通常，进气过程中活塞会下降，因此能相对地延长通电时间。但由于活塞在压缩冲程中上升，因此若延长通电时间则会使燃料附着在活
塞冠面上。
[0140]
因此，在进气过程中，将分割喷射量以喷射脉冲宽度变长的全升程控制范围内的最小值qfmin进行限制处理。即，当分割喷射的通电开始定时(t1211)或通电停止定时(t1212)中的至少任一个处于进气冲程时，将喷射量指令值变更为全升程控制范围内的喷射量最小值(最小值qfmin)。
[0141]
另一方面，在压缩冲程中，以喷射脉冲宽度变短的部分升程控制范围内的最大值qpmax对分割喷射量进行限制处理。即，当分割喷射的通电开始定时(t1211)或通电停止定时(t1212)中的至少任一个处于压缩冲程时，将喷射量指令值变更为部分升程控制范围内的喷射量最大值(最大值qpmax)。
[0142]
[基于喷射段数的限制处理]此外，还可以根据喷射段数而不是分割喷射的实施冲程来判断限制处理。在这种情况下，由于不需要判定曲柄角度等，因此能简化分割喷射控制。关于该限制处理，以实施3段喷射的情况为例进行说明。
[0143]
在第1段或第2段的分割喷射量位于跳动区域913内的情况下，可以用喷射脉冲宽度变长的全升程控制范围内的最小值qfmin进行限制处理。也就是说，在喷射量指令值(分割喷射量qsptx)位于喷射量偏差允许范围之外的区域(跳动区域913内)的情况下，当相应的分割喷射的顺序在多次分割喷射中是在规定的顺序以前时，控制部(cpu 141)将上述喷射量指令值变更为全升程控制范围内的喷射量最小值(最小值qfmin)。
[0144]
另外，当第3段的分割喷射量在跳动区域913内时，考虑到点火定时为止的时间，可以使用喷射脉冲宽度变短的部分升程控制范围内的最大值qpmax来进行限制处理。也就是说，在喷射量指令值(分割喷射量qsptx)位于喷射量偏差允许范围之外的区域(跳动区域913内)的情况下，当相应的分割喷射的顺序在多次分割喷射中是规定的顺序以后时，控制部(cpu 141)将上述喷射量指令值变更为部分升程控制范围内的喷射量最大值(最大值qpmax)。
[0145]
可以简单地以全升程控制范围内的最小值qfmin对第1段(最初的分割喷射)的分割喷射量进行限制处理，以部分升程控制范围内的最大值qpmax对第3段(最后的分割喷射)的分割喷射量进行限制处理。
[0146]
[基于喷射间隔的限制处理]接下来，用图13说明基于喷射间隔的限制处理。图13是示出对喷射间隔较短的喷射的燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的时序图。图13是在n气缸中进行2段喷射的示例，示出了在限制处理前，与第1段的分割喷射量qspt 1对应的喷射1301、与第2段的分割喷射量qspt2对应的喷射1302。
[0147]
若喷射间隔变短，则在阀体402关闭之前开始接下来的喷射的通电，阀体402尚未关闭而继续处于开阀状态。因此，由于穿透延长导致燃料的壁流增加，有可能导致未燃烧气体的排放。例如，在喷射1302的分割喷射量位于跳动区域913内，并且用部分升程控制范围内的最大值qpmax限制分割喷射量的情况下，在前段的喷射1301中，为了增加分割喷射量，喷射脉冲宽度变长。也就是说，前一段的喷射1301的通电停止定时t1313与下一段的喷射1302的通电开始定时t1311之间的喷射间隔1320变短。
[0148]
由于前一段的通电停止定时t1313变迟，使喷射间隔1320变短，从而可能无法确保
关闭阀体402所需的时间。因此，在通电开始定时t1311和前一段的通电停止定时t1313之间的喷射间隔1320为规定值以下并且分割喷射量在跳动区域913内的情况下，将分割喷射量qsptx限制处理为全升程控制范围内的最小值qfmin(tifmin)。
[0149]
如图13所示，如果在下一段的喷射1332中以全升程控制范围内的最小值qfmin进行限制处理，则在前一段的喷射1331中，为了减少分割喷射量，喷射脉冲宽度变短。也就是说，前一段的喷射1331的通电停止定时t1243与下一段的喷射1332的通电开始定时t1311之间的喷射间隔1350变长。预先通过实验决定上述喷射间隔的规定值，规定值设定为比用于确保闭阀时间的喷射间隔的最小值要长。
[0150]
在由于前一段的喷射1301的喷射脉冲宽度较长而使得喷射间隔1320为规定值以下，并且分割喷射量位于跳动区域913内的情况下，以部分升程控制范围内的最大值qpmax来进行限制处理，使喷射1301的喷射脉冲宽度变短。
[0151]
由此，喷射间隔1320变长，能确保闭阀时间。然后，使下一段的喷射1302的分割喷射量增加与喷射1301的喷射脉冲宽度的变短而导致分割喷射量减少的部分，从而总喷射量保持恒定。
[0152]
[基于驱动电压或驱动电流的限制处理]接下来，说明基于驱动电压或驱动电流的限制处理。图14是说明对驱动电压或驱动电流较小的喷射的燃料喷射脉冲宽度进行限制处理的示例的时序图。
[0153]
若施加到燃料喷射阀105的驱动电压(高电压210)变低，则用于打开阀体402的开阀力变弱，开阀速度变慢，从而可能发生开阀不良。因此，在高电压210较低的情况下，对于通电时间较短的喷射，使通电时间变长，由于开阀延迟而导致喷射量减少部分的比例变小。例如，如图14所示，在高电压210为阈值1401以下的情况下，将分割喷射量qsptx限制处理为全升程控制范围内的最小值qfmin(tifmin)。由此，由于喷射脉冲宽度变长，因此如果将与分割喷射量qsptx相对应的喷射脉冲宽度设为tisptx，则能使通电时间延长(tifmin-tisptx)。
[0154]
另外，在图14中，喷射脉冲处于导通状态，但在喷射脉冲导通之前，需要决定限制处理，即分割喷射量(通电时间)。因此，在使喷射脉冲导通之前，测量高电压210即可。另外，驱动电压可以不是通过高电压生成部206对电池电压209进行升压而获得的电压，而是使用作为原始电源电压的电池电压209。即，在电池电压209为阈值以下的情况下，将分割喷射量qsptx限制处理为全升程控制范围内的最小值qfmin(tifmin)。当然，该情况下的阈值需要根据电池电压209设定为小于阈值1401。
[0155]
另外，上述说明了基于高电压210进行限制处理的示例，但是也可以基于驱动电流进行限制处理。如上所述，在喷射脉冲导通之后施加高电压210，继续施加高电压210，直到驱动电流达到由燃料喷射驱动波形指令部203计算出的峰值电流值。然而，在峰值电流的设定值(指令值)较小的情况下，可能无法对阀体402施加足够的开阀所需的力，从而导致开阀变慢或无法开阀。因此，在峰值电流的设定值(指令值)小于阈值1402的情况下，将分割喷射量qsptx限制处理为全升程控制范围内的最小值qfmin(tifmin)，从使喷射脉冲宽度变长。
[0156]
如上所述，通过朝增加分割喷射量的方向进行限制处理，能减少由开阀速度降低引起的喷射量减少部分的比例，能抑制喷射量偏差的增加。
[0157]
上述的实施方式2的燃料喷射控制装置(燃料喷射控制装置127)能获得与实施方式1的情况相同的效果。也就是说，在本实施方式中，根据喷射参数或发动机状态等变更基准，选择用部分升程控制范围内的最大值(qpmax)和全升程控制区域的最小值(qfmin)中的任一个来对分割喷射量进行限制处理。由此，能避免使用在喷射量偏差允许范围之外的区域中(在跳动区域913内)的喷射量指令值(qsptx)，防止分割喷射量的喷射量偏差的增加。因此，能防止由于分割喷射量(或通电时间)的变动而引起的燃烧变差和废气排放的变差。
[0158]
另外，在本实施方式中，与上述限制处理并行地，将相应的分割喷射量的变更部分反映在同一燃烧循环中的其他分割喷射的喷射量指令值中，以使多次分割喷射的总喷射量不改变。由此，能在保持总喷射量的同时，还能防止总喷射量的喷射量偏差的增加。
[0159]
另外，本发明并不局限于上述各实施方式例，只要不脱离专利权利要求所记载的本发明的要点，当然能获得其它各种应用例、变形例。例如，上述实施方式例为了对本发明进行容易理解的说明而对燃料喷射控制装置的结构进行了详细且具体的说明，但并不一定局限于具备所说明的所有的结构要素。另外，可以将某实施方式的一部分结构替换成其它实施方式的构成要素。另外，也可以对某实施方式的结构添加其它实施方式的构成要素。另外，也可以对各实施方式的结构的一部分结构添加、替换或删除其它构成要素。
[0160]
另外，上述各构成要素、功能、处理部等中的部分或全部可以通过例如设计成集成电路等以硬件的形式来实现。作为硬件，也可以使用fpga(field programmable gate array：现场可编程门阵列)或asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)等广义的处理器装置。标号说明
[0161]
101
…
内燃机、105
…
燃料喷射阀、109
…
ecu、127
…
燃料喷射控制装置、201
…
分割喷射指令部、202
…
燃料喷射脉冲信号运算部、203
…
燃料喷射驱动波形指令部、211
…
阀体动作时间检测部、212
…
燃料喷射脉冲信号校正量运算部、221
…
分割喷射量计算部、222
…
燃料喷射脉冲信号指令部、223
…
燃料喷射脉冲信号限制部、214
…
发动机状态检测部、407
…
螺线管。

技术特征：
1.一种燃料喷射控制装置，应用于组装了具有通电用的线圈的多个燃料喷射阀的内燃机，在各个燃烧喷射阀中将相当于一次燃烧所要求的总喷射量的量的燃料分割成多次来进行喷射，该燃料喷射控制装置的特征在于，包括控制部，该控制部在多次分割喷射中任意次分割喷射的喷射量指令值位于预先规定的喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，基于预先设定的变更基准，将相应的分割喷射的喷射量指令值朝增多的方向或减少的方向变更，使得所述喷射量指令值在喷射量偏差允许范围内的区域，并且变更其他次分割喷射的喷射量指令值，使得所述多次分割喷射的所述总喷射量不发生变化。2.如权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述分割喷射的喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域是指：所述分割喷射的喷射量指令值是超过在所述燃料喷射阀的阀体到达全开位置之前停止通电的部分升程控制范围内的喷射量最大值的值，并且是小于在所述燃料喷射阀的阀体到达全开位置之后停止通电的全升程控制范围内的喷射量最小值的值。3.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，在所述喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，所述控制部将所述喷射量指令值变更为所述部分升程控制范围内的喷射量最大值和所述喷射量指令值的差分、所述全升程控制范围内的喷射量最小值和所述喷射量指令值的差分中绝对值较小一方的减法运算中的被减数的值。4.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，在所述喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，当通电开始定时和通电停止定时中的至少任一个大于基于点火定时预先决定的规定曲柄角度时，所述控制部将所述喷射量指令值变更为所述部分升程控制范围内的喷射量最大值。5.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，在连续的分割喷射中，在后一段的分割喷射的所述喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，当前一段的分割喷射的通电停止定时与所述后一段的分割喷射的通电开始定时之间的间隔为预先决定的规定值以下时，所述控制部将所述喷射量指令值变更为所述全升程控制范围内的喷射量最小值。6.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，在所述喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，当施加到所述燃料喷射阀的所述线圈的电压或通电的电流小于规定值时，所述控制部将所述喷射量指令值变更为所述全升程控制范围内的喷射量最小值。7.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，在所述喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，当该分割喷射的通电开始定时和通电停止定时中的至少任一个处于进气冲程时，所述控制部将所述喷射量指令值变更为所述全升程控制范围内的喷射量最小值。8.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，在所述喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，当该分割喷射的通电开始定时和通电停止定时中的至少任一个处于压缩冲程时，所述控制部将所述喷射量指令值变更为所述部分升程控制范围内的喷射量最大值。
9.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，在所述喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，当所述分割喷射的顺序在所述多次分割喷射中为规定顺序以后时，所述控制部将所述喷射量指令值变更为所述部分升程控制范围内的喷射量最大值。10.如权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，在所述喷射量指令值位于所述喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，当所述分割喷射的顺序在所述多次分割喷射中为规定顺序以前时，所述控制部将所述喷射量指令值变更为所述全升程控制范围内的喷射量最小值。11.如权利要求1至10中任一项所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制部基于所述分割喷射的所述喷射量指令值运算对所述燃料喷射阀的通电时间。12.如权利要求11所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制部包括：阀体动作时间检测部，该阀体动作时间检测部用于检测从对所述燃料喷射阀的通电结束到所述燃料喷射阀的阀体的闭阀动作完成为止的阀体动作时间；以及校正量运算部，该校正量运算部基于所述阀体动作时间针对每个所述燃料喷射阀运算通电时间的校正量，使用所述校正量来校正基于所述分割喷射的所述喷射量指令值运算出的对所述燃料喷射阀的通电时间。

技术总结
本发明的燃料喷射控制装置中，在多次分割喷射中任意次分割喷射的喷射量指令值位于喷射量偏差允许范围之外的区域的情况下，燃料喷射控制装置的控制部基于预先设定的变更基准，将喷射量指令值朝增多的方向(最小值)或减少的方向(最大值)变更，使得相应的分割喷射的喷射量指令值在喷射量偏差允许范围内的区域，并且变更其他次分割喷射的喷射量指令值，使得多次分割喷射的总喷射量不发生变化。次分割喷射的总喷射量不发生变化。次分割喷射的总喷射量不发生变化。


技术研发人员：板羽史博 向原修
受保护的技术使用者：日立安斯泰莫株式会社
技术研发日：2021.09.27
技术公布日：2023/7/4