專利名稱：具有相位提前補償器的發(fā)動機控制單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機控制單元，其用于根據(jù)發(fā)動機的目標扭矩來控制發(fā)動機的扭矩或轉速。具體而言，本發(fā)明涉及一種帶有相位提前補償器的發(fā)動機控制單元，以便于能借助于相位提前補償器來彌補目標扭矩響應延遲。
背景技術：
為了使發(fā)動機轉速達到穩(wěn)定，發(fā)動機必須要具有這樣的特征曲線發(fā)動機的扭矩隨轉速的增大而減小。發(fā)動機工作時，其在某一轉速上達到平衡，該轉速即為所要求的負載力矩特征曲線與發(fā)動機所產生扭矩特征曲線的交點。諸如柴油機等的內燃機(即發(fā)動機)的進氣量基本上獨立于發(fā)動機的轉速或負載而保持恒定。發(fā)動機的扭矩是通過改變噴入到發(fā)動機各個氣缸中的燃油噴射量來進行控制的。
舉例來講，在待審結的第平1-170741號日本專利申請(見第1-11頁，圖1到圖9)中就公開了一種柴油機控制單元，其基于發(fā)動機轉速和加速器的位置，利用圖6所示的一特征映射表或一個公式而計算出一基礎噴射量Q。然后，發(fā)動機控制單元通過將噴射量Q與一噴射量修正值相加而計算出噴射指令量QFIN，其中的修正值考慮到了冷卻水溫度、進氣溫度等因素。發(fā)動機控制單元通過根據(jù)噴射指令量QFIN對燃油噴射量進行改變而實施對發(fā)動機的控制。上述的發(fā)動機控制單元被設計成這樣基礎噴射量Q變成了一個預定噴射量模式圖(調速器模式圖)，該模式圖是針對加速器每一位置時的發(fā)動機轉速而確定的。該調速器模式圖通常被作為用于表達靜態(tài)扭矩相對于發(fā)動機轉速和加速器位置的特性曲線。
但是，現(xiàn)有技術中的調速器模式圖代表了加速器位置與發(fā)動機轉速之間的靜態(tài)力矩平衡特性。因而，發(fā)動機扭矩相對于加速器位置的變化而達到目標扭矩、加速性能等指標所需的響應時間就不能被線性參數(shù)表征出來。因此，很難基于所歷經的時間定量地描繪出發(fā)動機扭矩的變化歷程。因而，在現(xiàn)有技術中，如果要針對加速器的位置而改變車輛的驅動性能(加速感或減速感)時，則就通過反復試驗的方法來改變上述的平衡特性，或者是利用熟練調節(jié)人員的實際經驗來進行改變。結果就是，人工工時和成本都會增大。

發(fā)明內容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動機控制單元，其可利用所歷經的時間定量地表達加/減速感(加速感或減速感)相對于加速器位置變化的關系。因而，不再需要執(zhí)行反復試驗的操作，也不再需要經驗豐富人員的實踐經驗。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種發(fā)動機控制單元包括相位提前補償裝置，該裝置用于在加速器位置發(fā)生變化的變遷期間、設定目標扭矩設定裝置的目標扭矩響應特性。因而，通過采用具有物理意義的常數(shù)，可將目標扭矩相對于加速器位置變化的響應值定量地定義為歷經過的時間。由于加/減速感(加速感或減速感)相對于加速器位置變化的關系可用已歷經的時間定量地進行表達，所以簡化了對驅動性能的調節(jié)工作，而無需依賴于反復試驗工作或熟練工作人員的經驗。因而，可減少人工工時。


通過研究下文的詳細描述、附帶的權利要求書、以及附圖，可清楚地領會本發(fā)明實施方式的特點和優(yōu)點，并能理解其工作方法和各相關部件的功能，說明書、權利要求和附圖均為本申請的組成部分。在附圖中圖1中的示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的共軌型燃油噴射系統(tǒng)；圖2中的流程圖表示了根據(jù)第一實施方式的燃油噴射量控制方法和燃油排出量控制方法；圖3(a)中的圖形表示了根據(jù)第一實施方式的發(fā)動機控制單元的控制邏輯；圖3(b)中的特征圖線表示了根據(jù)第一實施方式的、目標扭矩對加速器位置變化的響應；圖4(a)中的特征圖線表示了根據(jù)本發(fā)明一第二實施方式的、目標扭矩相對于發(fā)動機轉速的峰值增益；圖4(b)中的特征圖線表示了根據(jù)第二實施方式的、相對于發(fā)動機轉速執(zhí)行相位提前補償?shù)臅r間常數(shù)；圖4(c)中的特征圖線表示了根據(jù)第二實施方式的、目標扭矩對加速器位置改變的響應；圖5中的特征圖線表示了本領域中一個用于計算基礎噴射量的噴射量模式圖；以及圖6中的特征圖線表示現(xiàn)有技術中針對于加速器位置和發(fā)動機轉速的噴射量模式圖。
具體實施例方式參見圖1，圖中表示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的共軌型燃油噴射系統(tǒng)。
如圖1所示，共軌型燃油噴射系統(tǒng)包括燃油共軌2、泵吸控制型供油泵3、一泵吸控制閥4、多個(在該實施方式中為四個)噴油器5、執(zhí)行機構、以及發(fā)動機控制單元(下文稱之為ECU)10。共軌2蓄積了高壓燃油，其中的壓力對應于將燃油噴入到內燃機(下文稱之為發(fā)動機)1各個氣缸內的噴射壓力，其中的內燃機例如是安裝到汽車等車輛上的一臺多缸(在本實施方式中為四缸)柴油機。供油泵3將抽吸上的燃油加壓到某一高壓。泵吸控制閥4根據(jù)發(fā)動機的工況而對由供油泵3排出的燃油排送量進行控制。噴油器5將蓄積在共軌2中的燃油噴射到發(fā)動機1的各個氣缸中。執(zhí)行機構在使閥打開的方向上驅動噴油器的針閥。ECU10對供油泵3的泵吸控制閥4、以及多個噴油器5的執(zhí)行機構實施電子控制。
共軌2需要以對應于燃油噴射壓力的高壓持續(xù)地蓄積燃油。因而，供油泵3要通過一條供油管(高壓油路)11將高壓燃油輸送到共軌2中。在從共軌2引向燃料箱6的回油管(回油油路)12中設置了一個限壓器7。限壓閥是一個壓力安全閥，當共軌2中的燃油壓力超過一壓力預設限定值時，限壓閥開啟，從而將共軌2中燃油的壓力限定為等于或小于壓力預設限定值。
供油泵3具有一通常被稱為輸油泵(低壓輸油泵)、凸輪、柱塞、一加壓腔(柱塞腔)、以及一泄流閥。當泵的驅動軸9隨發(fā)動機1曲軸8的轉動而轉動時，輸油泵將燃油從燃料箱6中抽吸出。凸輪由泵驅動軸9驅動。柱塞受凸輪的驅動而在一上死點與一下死點之間往復運動。利用柱塞在缸筒中的往復運動，加壓腔將從泵吸控制閥4抽吸來的燃油加壓到某一高壓。如果加壓腔內燃油的壓力超過某一預定值，且泄流閥就開啟。在供油泵3上設置了一個泄油口，用于防止供油泵3中的燃油溫度升高到某一高溫。從供油泵3泄流出的燃油經泄油管(泄油油路)14、16流回到燃料箱6中。
泵吸控制閥(下文稱之為SCV)4被設置在供油泵3內從輸油泵引向加壓腔的輸油通路中。SCV4對輸送通路的通流面積(開度、閥件的抬起量、或閥孔的通流面積)進行調節(jié)，以便于能改變從供油泵3排出的燃油的排流量(泵排量、泵供壓量)。因而，SCV4能對共軌中燃油的壓力(共軌壓力)、或者經噴油器5噴入發(fā)動機1各個氣缸內的燃油噴射壓力進行控制。
SCV4具有一個閥(一個閥件)，其用于調節(jié)輸油通路的通流面積，其中的輸油通路用于將燃油從輸油泵輸送到加壓腔中；一螺線管線圈(電磁線圈)，其用于在使閥件關閉的方向上對其進行驅動；以及閥偏置裝置(彈簧)，用于在使閥開啟的方向上對閥件施加偏置作用。SCV4是用于控制泵流量的閥，該控制閥可將吸入到供油泵3加壓腔中的燃油吸入量控制成與一泵驅動電路施加給電磁線圈的SCV驅動電流成比例。該實施方式中的SCV4是一常態(tài)為通的電磁閥，當停止向電磁線圈加電時，其完全開啟。
根據(jù)發(fā)動機1的各個氣缸數(shù)而安裝了多個噴油器5。噴油器5與共軌2分支出的多條支路管的下游端相連接。噴油器5是一電磁型燃油噴射閥，其具有多個用于將燃油噴入到發(fā)動機1各個氣缸內的噴射孔，一噴嘴，其帶有一燃油儲池，并位于噴射孔的上游位置；一電磁執(zhí)行機構，其用于在使閥開啟的方向上驅動安裝在噴嘴內的噴嘴針閥；針閥偏置裝置(一彈簧)，其用于在使閥關閉的方向上對噴嘴針閥施加偏置作用；以及其它一些部件。
通過接通和關斷一個電磁閥的供電，對從發(fā)動機1各個氣缸的噴油器5向氣缸進行燃油噴射的工作進行控制，其中的電磁閥作為一電磁執(zhí)行機構，用于改變控制活塞的背壓控制室中的燃油壓力，其中的控制活塞與噴嘴針閥相連接。更具體來講，當安裝在各個噴油器5中的各個電磁閥被打開時，從共軌2進入到背壓控制室中的高壓燃油就會溢流到燃油系統(tǒng)的低壓側(燃料箱6)中。這樣，噴嘴針閥和控制活塞就會克服針閥偏置裝置的偏置力而升高，從而敞開了制在噴嘴頂端處的多個噴射孔。這樣，蓄積在共軌2中的高壓燃油就會噴射到發(fā)動機1各個氣缸的燃燒室內。因而，發(fā)動機1就開始了工作。從噴油器5泄出的燃油經泄油管(回油通路)15、16回流到燃料箱6中。
ECU10具有一屬于現(xiàn)有構造的微計算機，其具有多個功能模塊一CPU，其用于執(zhí)行控制處理和運算操作；一存儲器件(諸如ROM或RAM)等的存儲器)，其用于存儲各種程序和數(shù)據(jù)；一輸入電路；一輸出電路；一電源電路；一噴油器驅動電路(EDU)；泵驅動電路等等。如果點火開關被接通(IG·ON)，就開始向ECU10供電，ECU10開始基于存儲在存儲器中的控制程序對供油泵3的SCV4、噴油器5的電磁閥等裝置執(zhí)行電子控制。如果點火開關被關閉(IG·OFF)，則停止向ECU供電，從而強制地終止了基于存儲器中所存儲控制程序的上述控制操作。
從燃油壓力傳感器25發(fā)出的電壓信號、或從其它各個傳感器發(fā)出的檢測信號被一A/D轉換器從模擬信號轉換為數(shù)字信號，然后再被輸入到ECU10中所包含的微計算機中。微計算機與用于檢測發(fā)動機1工作狀態(tài)的工況檢測裝置相連接，這些檢測裝置例如為用于檢測發(fā)動機1曲軸8轉角的曲軸轉角傳感器21；一加速器位置傳感器22，其用于檢測加速器的位置ACCP；一用于檢測冷卻水溫度THW的冷卻水溫度傳感器23；一用于檢測泵吸入側燃油溫度、或被吸入到供油泵3中的燃油溫度的燃油溫度傳感器24；以及其它傳感器。
曲軸轉角傳感器21被布置成面對著一NE正時轉子的外圓周，正時轉子連接到發(fā)動機1的曲軸8或供油泵3的泵驅動軸9上。在NE正時轉子的外周面上以預定的轉角間隔分布著多個凸齒。曲軸傳感器21被制成一電磁拾波線圈。利用曲軸轉角傳感器21與各個凸齒之間接近和分開時的電磁感應，曲軸轉角傳感器21發(fā)出脈沖形狀的轉角位置信號(NE信號脈沖)。NE信號脈沖與發(fā)動機1的轉速、或供油泵3的轉速同步。ECU10起到了轉速檢測裝置的作用，其通過測量出曲軸轉角傳感器21發(fā)出的各個NE信號脈沖之間的時間間隔而檢測出發(fā)動機轉速NE。
加速器位置傳感器22被連接到一加速踏板上，其可輸出與發(fā)動機載荷相對應的電信號，發(fā)動機負載例如是由操作人員(駕駛員)對加速器施加的操作量(對加速踏板的踩踏量)。ECU10可起到加速器位置檢測裝置的作用，其基于從加速器位置傳感器22輸入的電信號而計算出加速器位置ACCP。在圖1中，燃油壓力傳感器25被設置在共軌2的右端，且能輸出與共軌2中燃油壓力相應的電信號。ECU10基于從燃油壓力傳感器25輸入的電信號而起到噴射壓力檢測裝置或燃油壓力檢測裝置的作用，以便于能檢測發(fā)動機1各氣缸的噴油器5將燃油噴射到氣缸中時的噴射壓力、或共軌2中的燃油壓力(實際共軌壓力)NPC。
ECU10包括燃油壓力控制裝置，用于根據(jù)發(fā)動機1的工作狀態(tài)來計算出最佳的燃油噴射壓力，并通過利用泵驅動電路驅動SCV4的電磁線圈、或者通過改變供油泵3排出燃油的排送量來控制共軌壓力。對輸送給供油泵3中SCV4電磁線圈的SCV驅動電流執(zhí)行反饋控制，從而使由燃油壓力傳感器25檢測到的實際共軌壓力NPC能基本上與共軌壓力的目標值PFIN相一致，目標值是根據(jù)發(fā)動機轉速NE和一噴射指令量QFIN確定出的。
優(yōu)選地是，應當通過占空周期控制的方法來對輸送給SCV4的驅動電流進行控制。舉例來講，根據(jù)實際共軌壓力NPC與目標共軌壓力PFIN之間的差值ΔP，可通過采用占空周期控制方法而實現(xiàn)高精度的數(shù)字控制，在占空周期控制方法中，通過調節(jié)泵驅動電路在每一單位時間內的導通/關斷比(加電時長比、占空比)來改變SCV4中閥件的開度。
ECU10包括目標扭矩設定裝置、基礎噴射量設定裝置、噴射指令量設定裝置、噴射定時設定裝置、以及噴射時長設定裝置。目標扭矩設定裝置根據(jù)加速器位置ACCP而計算出發(fā)動機1的目標扭矩?；A噴射量設定裝置根據(jù)發(fā)動機1的目標扭矩而計算出基礎噴射量Q。噴射指令量設定裝置通過將一噴射量修正值與基礎噴射量Q相加而計算出噴射指令量QFIN，其中的噴射量修正值考慮到了發(fā)動機冷卻水溫度THW、泵吸入側燃油溫度THF等因素的影響。噴射定時設定裝置根據(jù)發(fā)動機轉速NE和噴射指令量QFIN而計算出噴射指令的定時TFIN。噴射時長設定裝置根據(jù)實際共軌壓力NPC和噴射指令量QFIN而計算出對噴油器5中電磁閥的加電時長TQ(噴射脈長、噴射脈寬、噴射脈沖的延續(xù)時間、噴射指令時長)。
ECU10包括噴射比率控制裝置，其用于執(zhí)行多級噴射，以便于對于發(fā)動機1的某個具體噴油器，其能在發(fā)動機1一個工作循環(huán)內、或在發(fā)動機1曲軸8轉過兩圈(720℃A)的過程中多個時刻上執(zhí)行燃油噴射。發(fā)動機1的一個工作循環(huán)依次包括一進氣沖程、一壓縮沖程、一膨脹沖程(爆發(fā)沖程)、以及一排氣沖程。特別是，噴射比率控制裝置利用氣缸的噴油器5，在發(fā)動機1某一具體氣缸處于壓縮沖程時執(zhí)行多級噴射。舉例來講，通過在發(fā)動機1的壓縮沖程和膨脹沖程中多次驅動噴油器5的電磁閥，可實現(xiàn)某種多級噴射，以便于能在執(zhí)行主噴射之前執(zhí)行多次前導噴射或預噴射；或在主噴射之后執(zhí)行多次噴射；或者是在主噴射之前執(zhí)行一次或多次前導噴射，同時在主噴射之后執(zhí)行一次或多次后續(xù)噴射。
下文將參照圖2和圖3對根據(jù)本實施方式的燃油噴射量控制方法和燃油排出量控制方法進行描述。在點火開關被接通之后，圖2所示的流程圖被按照預定的時間間隔重復不斷地執(zhí)行。
如果開始執(zhí)行圖2中的流程圖，則在步驟S1中，讀入諸如發(fā)動機轉速NE、加速器位置ACCP、發(fā)動機冷卻水溫度THW、泵吸入側燃油溫度THF等發(fā)動機參數(shù)(發(fā)動機工作信號)。然后，如圖3(a)中的ECU10控制邏輯所示，在步驟S2中，ECU10中的目標扭矩設定裝置利用一相位提前補償器26、從加速器位置ACCP計算出發(fā)動機1的目標扭矩TE。
然后，在步驟S3中，ECU10中的基礎噴射量設定裝置從目標扭矩TE、基于一事先確定的特征映射圖或公式而計算出基礎噴射量Q，其中的特征映射圖或公式是通過試驗測量等方法獲得的。然后，在步驟S4中，ECU10中的噴射指令量設定裝置通過將噴射量修正值ΔQ與基礎噴射量Q相加而計算出噴射指令量QFIN，其中的修正值ΔQ考慮到了發(fā)動機冷卻水溫THW、泵吸入側燃油溫度THF等因素的影響。
然后，在步驟S5中，ECU10中的噴射壓力控制裝置根據(jù)發(fā)動機轉速NE和噴射指令量QFIN、基于一事先確定的特征映射圖或公式而計算出目標共軌壓力PFIN，其中的特征映射圖或公式也是通過試驗測量等方法獲得的。而后，在步驟S6中，噴射定時設定裝置基于另一個通過試驗測量等方法事先確定的特征映射表或公式、從發(fā)動機轉速NE和噴射指令量QFIN計算出指令噴射定時(噴射開始時刻)。
之后，在步驟S7中，將實際共軌壓力NPC輸入。然后，在步驟S8中，將噴油器的控制變量(INJ控制變量)變換為噴射脈寬。更具體來講，ECU10中的噴射時長設定裝置基于一個通過試驗測量等方法事先確定的特征映射表或公式、從實際共軌壓力NPC和指令噴射量QFIN而計算出質量噴射時長(噴射脈寬)TQ，其作為向噴油器5中電磁閥供電的時長值。
而后，在步驟S9中，計算出泵控制變量(SCV控制變量)。更具體來講，在步驟S9中，根據(jù)實際共軌壓力NPC與目標共軌壓力PFIN之間的壓力偏差而計算出一個SCV修正值Di。隨后，通過將SCV修正值Di與前一次SCV控制變量Dscvi相加而計算出當前的泵控制變量(SCV控制變量)。然后，在步驟S10中，在ECU10的輸出級中，設定作為INJ控制變量(噴油器控制變量)的指令噴射定時TFIN和指令噴射時長TQ。與此同時，在ECU10的輸出級中還設定泵控制變量Dscv。然后，處理過程返回到步驟S1，重復執(zhí)行上述的控制。
如果通過噴油器驅動電路(EDU)向各個氣缸噴油器5中的電磁閥施加脈沖波形式的噴油器驅動電流(INJ驅動電流、噴油器噴射脈沖)，輸送到控制活塞背壓控制室內的燃油就會溢流到燃油系統(tǒng)的低壓側中，且背壓控制室內的燃油壓力就會降低。這樣，燃油儲池內的燃油壓力就能克服針閥偏置裝置的偏置力，其中，儲池內的燃油壓力是在使噴嘴針閥抬起的方向上向其施加作用。因而，噴嘴針閥被抬高，多個噴射孔與燃油儲池連通。更具體來講，在指令噴射定時TFIN之后的指令噴射時長TQ中，蓄積在共軌2中的高壓燃油被噴射到發(fā)動機1各個氣缸的燃燒室內。這樣，與指令噴射量QFIN相對應的、預定量的燃油就被噴射到發(fā)動機1各個氣缸的燃燒室中。這樣就對發(fā)動機1的轉速施加了控制，使得發(fā)動機的扭矩基本上與目標扭矩一致。
基于圖5所示的噴射量模型而從發(fā)動機轉速NE和加速器位置ACCP計算出基礎噴射量Q。圖6中所示的現(xiàn)有技術中的調速器模型表示了目標扭矩的響應特性，在圖中的情況下，加速器位置ACCP從40％步進地增大到70％(在一段加速時間內)。圖6中的這種調速器模型代表的是加速器位置ACCP與發(fā)動機轉速NE之間的靜態(tài)平衡特性。圖6中的實線“C”代表了在不加載條件下的平衡點。如圖6中的箭頭“ACCP”所示，目標扭矩TE隨著加速器位置ACCP的增加而增大。
舉例來講，在現(xiàn)有技術中，在對公知噴油器實施噴射量控制(燃油噴射量控制)中，在所選定的檔位為N檔(空檔)的情況下，如果通過從某一狀態(tài)進一步踩踏加速踏板而將加速踏板位置從40％逐步改變到70％，則如圖6中的箭頭“A”所示首先是目標扭矩TE會隨著加速踏板位置ACCP的增大從約50Nm增大到約150Nm，其中，在所述狀態(tài)下，加速踏板已被踩下并保持在40％的ACCP上。
此時，與基礎噴射量Q相對應的燃油噴射量被從噴油器5噴入到發(fā)動機1的各個氣缸的燃燒室內，其中的基礎噴射量是根據(jù)變化后的加速器位置ACCP、以及變化前的發(fā)動機轉速NE確定出的。然后，隨著實際扭矩1(發(fā)動機扭矩)的增大，發(fā)動機轉速NE會逐漸增大。
如圖6所示，隨著發(fā)動機轉速NE的增加，目標扭矩TE趨于減小。因而，如圖6中的箭頭“B”所示，隨著發(fā)動機轉速NE的增大，目標扭矩TE和燃油噴射量會逐漸降低。如圖6所示，最終的結果是發(fā)動機在另一發(fā)動機轉速NE(例如3600rpm)上達到平衡，在該轉速上，所要求的目標扭矩特性曲線與發(fā)動機1實際扭矩的特征曲線相交。在上述現(xiàn)有技術的噴射量控制過程中。在加速器位置ACCP從40％階躍地增加到70％的情況中(在加速期間內)，目標扭矩是根據(jù)圖6所示調速器模式圖中向下傾斜的線段確定出的。因而，很難基于所歷經的時間定量地限定目標扭矩的響應特性。
對于本實施方式的共軌型燃油噴射系統(tǒng)中，在加速器位置ACCP從40％逐步增加到70％的情況下，目標扭矩的響應特性則如圖3(b)所示。在本實施方式的共軌型燃油噴射系統(tǒng)中，通過采用諸如控制增益和時間常數(shù)等的常數(shù)，可基于歷經的時間定量地確定出目標扭矩針對加速器位置ACCP變化的響應性，其中的常數(shù)是具有物理意義的。如圖3(a)所示，在本實施方式的共軌型燃油噴射系統(tǒng)中，利用相位提前補償器26、而不是利用圖6所示的調速器模式圖，根據(jù)所輸入的加速器位置ACCP計算出目標扭矩的響應特性。這樣，可基于已歷經的時間定量地限定目標扭矩的響應性。更具體來講，與加速器位置從40％變化到70％的改變相對應，目標扭矩的峰值增益被表達為一個常數(shù)K。類似地，在加速器位置ACCP從40％變化到70％的情況下，相位提前補償?shù)臅r間常數(shù)被一個常數(shù)ω直接表達為所歷經的時間，其中的時間常數(shù)對應于目標扭矩TE從峰值變化到峰值63.2％的變化量ΔTE。
下面的公式(1)表達了相位提前補償?shù)膫鬟f函數(shù)。在公式(1)TE＝{(Ks+ω)/(s+ω)}·ACCP中，“s”代表拉普拉斯算子。
…(1)因而，目標扭矩的峰值增益和相位提前補償?shù)臅r間常數(shù)分別被定義為常數(shù)K和ω。通過增大或減小峰值增益K，可以使目標扭矩TE相對于加速器位置ACCP增大或減小。因而，可改變對加速性的感受。峰值增益K這一因子主要影響在加速器位置ACCP被改變瞬間時的加速感或減速感。在開始加速之后，可通過增大或減小時間常數(shù)ω來增加或縮短達到目標扭矩TE的收斂時間。這樣就可以改變加速感受。時間常數(shù)K這一因子主要影響加速或減速開始后扭矩的延續(xù)性。
因而，在階躍地增大加速器位置ACCP的情況中(在加速期間內)，燃油噴射量Q(基礎噴射量)是按照上述的目標扭矩響應特性而進行改變的。因而，操作者對于其所施加的加速器操作量(對加速踏板的踩壓量)，可獲得理想的加速感受。與加速期間類似，在加速器位置ACCP階躍地變小時(在減速期間)，操作者對于其所施加的加速器操作變化量(對加速踏板的釋放量)，可獲得理想的減速感受，原因在于通過采用具有物理意義的、諸如控制增益(峰值增益)和時間常數(shù)等的常數(shù)，基于所歷經的時間定量地限定了目標扭矩的響應特性。
如上所述，在本實施方式的共軌型燃油噴射系統(tǒng)中，采用具有物理意義的、諸如控制增益(峰值增益)和時間常數(shù)等的常數(shù)，基于所歷經的時間定量地限定了目標扭矩對加速器位置ACCP改變的響應特性。因而，可用所歷經的時間定量地表達出加/減速感受(加速感或減速感)對加速器位置改變的響應特性。因而，可非常容易地調節(jié)驅動性能或加/減速感受(加速感或減速感)對加速器位置改變的響應特性，而無需依賴于反復試驗或有經驗人員的實際經驗，其中，加速器位置的改變對應于操作者對加速踏板踩踏量的階躍變化。結果就是，可減小用于執(zhí)行調節(jié)的人工工時，從而可降低成本。
下面將基于圖4對根據(jù)第二實施方式的、目標扭矩響應特性的設定方法進行描述。
如圖4(a)所示，在該實施方式中，峰值增益K隨著發(fā)動機轉速NE的增大連續(xù)地或步進地減小，從而隨著發(fā)動機轉速NE的增大，對于加速器位置ACCP的同一變化量，加速感是逐漸減小的。更具體來講，連續(xù)或步進地改變目標扭矩TE對加速器位置ACCP改變的峰值增益K，以便于能改變目標扭矩對加速器位置ACCP改變作出響應的峰值。因而，可靈活地改變針對加速器位置ACCP改變的加速感或減速感。這樣的設計主要會影響到加速器位置ACCP被改變瞬間的加速感受或減速感受。
如圖4(b)所示，相位提前補償?shù)臅r間常數(shù)ω隨著發(fā)動機轉速NE的增大而連續(xù)或步進地增大，從而，在加速開始之后，發(fā)動機扭矩或發(fā)動機轉速NE的延續(xù)性隨發(fā)動機轉速NE的增大而增大。更具體來講，根據(jù)發(fā)動機轉速NE連續(xù)或步進地改變相位提前補償?shù)臅r間常數(shù)ω，以便于能改變加速或減速開始之后達到目標扭矩的收斂時間。這樣就可以靈活地改變針對加速器位置ACCP改變的加速感或減速感。這一設計主要會影響到開始加速或減速之后發(fā)動機扭矩或轉速的延續(xù)性。舉例來講，如圖4(c)所示，如果時間常數(shù)ω增大，則在開始加速之后，發(fā)動機扭矩的延續(xù)性就會增大。
在上述實施方式中，本發(fā)明被應用到共軌型燃油噴射系統(tǒng)(蓄壓型燃油噴射系統(tǒng))中，這樣的燃油噴射系統(tǒng)作為柴油機等內燃機的燃油噴射系統(tǒng)的示例。作為備選方案，本發(fā)明也可被應用到某些類型的內燃機燃油噴射系統(tǒng)中，在這些噴射系統(tǒng)中，不存在諸如共軌的蓄壓容器或蓄壓管，而是通過高壓油管將高壓燃油從供油泵直接輸送到燃油噴射閥或燃油噴射噴嘴中。
在上述實施方式中，通過利用作為發(fā)動機1工況檢測裝置的曲軸轉角傳感器21和加速器位置傳感器22，可計算出噴射指令量QFIN、指令噴射定時TFIN、以及目標共軌壓力PFIN?？衫脧睦鋮s水溫傳感器23、燃油溫度傳感器24以及其它一些傳感器(例如進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器、氣缸判別傳感器、噴射定時傳感器等)等的工況檢測裝置輸出的檢測信號(發(fā)動機工作信息)，對噴射指令量QFIN、指令噴射定時TFIN、以及目標共軌壓力PFIN進行修正。
本發(fā)明不應僅限于所公開的實施方式，在不悖離本發(fā)明設計思想的前提下可按照許多其它的方式來實施本發(fā)明。
權利要求
1.一種發(fā)動機控制單元(10)，其包括加速器位置檢測裝置(22)，其用于檢測出與操作人員對加速器所施加操作量相對應的加速器位置；目標扭矩設定裝置(S2)，其用于基于加速器位置計算出發(fā)動機(1)的目標扭矩，發(fā)動機控制單元(10)通過根據(jù)發(fā)動機(1)的目標扭矩改變噴入到各個氣缸中的燃油噴射量，來對發(fā)動機扭矩或發(fā)動機轉速進行控制，其特征在于該控制單元包括相位提前補償裝置(26)，該裝置用于在加速器位置發(fā)生變化的變遷期間、對由目標扭矩設定裝置(S2)計算出的目標扭矩的響應特性進行設定。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機控制單元(10)，其進一步的特征在于通過對與加速器位置改變相對應的目標扭矩峰值進行設定，并通過設定扭矩從峰值變化到一扭矩點所需的收斂時間，使相位提前補償裝置(26)可設定目標扭矩的響應。
3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機控制單元(10)，其進一步的特征在于相位提前補償裝置(26)對一傳遞函數(shù)進行計算，該函數(shù)滿足TE＝{(Ks+ω)/(s+ω)}·ACCP如下的方程式中，ACCP代表加速器位置，TE代表目標扭矩，K為目標扭矩相對于加速器位置變化的峰值增益，ω為相位提前補償?shù)臅r間常數(shù)，而s則代表拉普拉斯算子。
4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機控制單元(10)，其進一步的特征在于包括用于檢測發(fā)動機轉速的轉速檢測裝置(21)；以及用于根據(jù)發(fā)動機轉速連續(xù)或步進地改變峰值增益的控制增益改變裝置。
5.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機控制單元(10)，其進一步的特征在于包括用于檢測發(fā)動機轉速的轉速檢測裝置(21)；以及用于根據(jù)發(fā)動機轉速連續(xù)或步進地改變時間常數(shù)的響應時間常數(shù)改變裝置。
6.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機控制單元(10)，其進一步的特征在于包括用于檢測發(fā)動機轉速的轉速檢測裝置(21)；噴射量設定裝置(S3、S4)，其用于根據(jù)目標扭矩計算出燃油噴射量；噴射壓力設定裝置(S5)，其用于根據(jù)燃油噴射量和發(fā)動機轉速計算出燃油噴射壓力；以及噴射定時設定裝置(S6)，其用于根據(jù)燃油噴射量和發(fā)動機轉速計算出噴射的開始時刻。
7.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機控制單元(10)，其進一步的特征在于包括用于檢測發(fā)動機轉速的轉速檢測裝置(21)；噴射比率控制裝置，其通過驅動燃油噴射裝置而實現(xiàn)了多級噴射，以便于對燃油執(zhí)行多次噴射，燃油噴射裝置在發(fā)動機(1)的燃燒沖程中、將高壓燃油噴射到發(fā)動機的氣缸中；以及噴射次數(shù)設定裝置，其用于根據(jù)發(fā)動機轉速計算出在多級噴射過程中執(zhí)行噴射的次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動機控制單元。針對加速器位置從40％變化到70％的改變，目標扭矩的峰值增益被表達為一個常數(shù)K。在加速器位置從40％變化到70％的情況下，相位提前補償?shù)臅r間常數(shù)對應于目標扭矩從峰值變化到峰值63.2％之間的時間段，該時間常數(shù)被表達為常數(shù)ω。通過采用具有物理意義的峰值增益K和時間常數(shù)ω，就可利用相位提前補償器(26)計算出目標扭矩針對變速器位置改變的響應特性。因而，可直接基于歷經的時間定量地限定目標扭矩針對加速器位置改變的響應特性。
文檔編號F02D11/10GK1526932SQ20041000500
公開日2004年9月8日 申請日期2004年2月12日 優(yōu)先權日2003年2月12日
發(fā)明者高橋智宏, 石塚康治, 大嵨圭司, 司, 治 申請人:株式會社電裝