燃料喷射控制器 【技术领域】
本发明涉及一种控制设置到内燃发动机上的燃料喷射器的运行的燃料喷射控制器。 背景技术 一般地， 燃料喷射量 “Q” 依据喷射器的阀开启时间段 “Tq” 被控制。然而， 由于喷 射器的个体差异， 即使阀开启时间段 “Tq” 恒定， 燃料喷射器量 “Q” 也可能不同。传统地， 阀 开启时间段 “Tq” 和燃料喷射量 “Q” 之间的关系 ( 特性数据 ) 通过实验预先获得， 并且所述 关系被存储在 ECU 的存储器中。在内燃发动机被投放市场之后， 燃料喷射器的运行基于预 先存储的特性数据被控制。
JP-2009-74536A(US-2009/0056677A1) 示出了一种燃料喷射系统， 其中一燃料压 力传感器置于燃料喷射器上以便于检测燃料压力。基于燃料压力的变化， 燃料喷射率的变 化被估算。 基于所估算的燃料喷射率的变化， 实际燃料喷射开始时刻和燃料喷射量被计算。 在所述燃料喷射系统中， 需要获得燃料喷射开始指令信号的输出和燃料喷射的实际开始之 间的响应延迟。所述响应延迟通过实验获得并且作为喷射器的特性数据被存储在存储器 中。 同样在所述系统中， 在内燃发动机被投放市场之后， 燃料喷射器的运行基于所存储的特 性数据被控制。
在内燃发动机被投放市场之后， 在喷射器被更换为新的喷射器的情况下， 必须将 存储在存储器中的特性数据重写成新的特性数据。同样， 在 ECU 被更换为新的 ECU 的情况 下， 必须将新的 ECU 的特性数据存储在存储器中。
然而， 特性数据的这种重写并不总是正确地进行。很可能不同于实际特性数据的 特性数据被保留在存储器中。燃料喷射器可能基于不正确的特性数据被控制。
考虑到以上问题而作出本发明， 本发明的一个目的是提供一种可以避免基于不正 确特性数据进行燃料喷射器控制的燃料喷射控制器。
发明内容 根据本发明， 一种燃料喷射控制器包括 ： 基于燃料喷射器的特性数据控制燃料喷 射器的运行的电子控制单元 ； 设置到燃料喷射器上以用于存储识别信息的喷射器侧存储 部， 燃料喷射器通过所述识别信息被单个地识别 ； 设置到电子控制单元上以用于存储识别 信息的控制器侧存储部 ； 以及用于确定存储在喷射器侧存储部中的识别信息是否与存储在 控制器侧存储部中的识别信息相同的核对部。
如果在燃料喷射控制器被投放市场之后喷射器或电子控制单元被更换， 那么存储 在喷射器侧存储器中的识别信息变得不同于存储在控制器侧存储器中的识别信息。 基于核 对部的确定结果， 可以检测出喷射器或电子控制单元是否被更换为新的喷射器或电子控制 单元。 因此， 当检测到喷射器或电子控制单元的更换时， 需要将特性数据重写成新的特性数 据， 以使得基于不适当的特性数据作出的燃料喷射器控制可以被避免。
附图说明 根据参考附图作出的以下描述， 本发明的其它目的、 特征和优点将变得更清楚， 其 中同样的部件由同样的附图标记表示， 并且其中 ：
图 1 是示出了包括根据本发明的一个实施方式的燃料喷射控制器的燃料喷射系 统的示意图 ；
图 2A 是示出了喷射指令信号的时间图 ；
图 2B 是示出了燃料喷射率的时间图 ；
图 2C 是示出了通过燃料压力传感器检测的检测压力的时间图 ；
图 3 是示出了燃料喷射控制器的方框图 ；
图 4 是示出了存储在图 3 中示出的 EEPROMs 中的识别信息和特性数据的处理过程 的流程图 ； 以及
图 5 是示出了图 4 中示出的流程图的处理过程内容的表格。
具体实施方式 以下将描述本发明的一个实施方式。传感器系统运用于具有四个气缸 #1-#4 的内 燃发动机 ( 柴油发动机 )。
图 1 是示出了设置到每个气缸上的燃料喷射器 10、 设置在燃料喷射器上的燃料压 力传感器 20 以及电子控制单元 (ECU)30 的示意图。
首先， 将说明包括燃料喷射器 10 的发动机的燃料喷射系统。燃料箱 40 中的燃料 被高压泵 41 泵取并且蓄积在共轨 42 中以待供给到每个喷射器 10。
燃料喷射器 10 由本体 11、 阀针 ( 阀体 )12、 致动器 13 等组成。本体 11 限定出高 压通道 11a 和喷射口 11b。阀针 12 被容纳在本体 11 中以打开 / 关闭喷射口 11b。致动器 13 驱动阀针 12。
ECU 30 控制致动器 13 驱动阀针 12。当阀针 12 打开喷射口 11b 时， 高压通道 11a 中的高压燃料被喷射到发动机的燃烧室 ( 未示出 )。ECU 30 基于发动机速度、 发动机负载 等计算燃料喷射开始时刻、 燃料喷射结束时刻、 燃料喷射量等。致动器 13 以获得以上计算 值的方式驱动阀针 12。
在下文中将描述燃料压力传感器 20 的结构。
燃料压力传感器 20 包括杆 ( 负载传感器 (load cell))、 压力传感器元件 22 和模 制 IC 23。杆 21 设置到本体 11 上。杆 21 具有响应于高压通道 11a 中的高燃料压力而弹性 变形的隔板 21a。
压力传感器元件 22 置于隔板 21a 上以依据隔板 21a 的弹性变形输出压力检测信 号。
模制 IC 23 包括放大从压力传感器元件 22 输出的压力检测信号的放大电路。此 外， 模制 IC 23 包括为可重写非易失存储器的 EEPROM 25a。 所述 EEPROM 25a 对应于喷射器 侧存储部。
连接器 14 设置在本体 11 上。模制 IC 23、 致动器 13 和 ECU 30 通过与连接器 14 连接的线束 15 彼此电连接。
当燃料喷射开始时， 高压通道 11a 中的燃料压力开始减小。当燃料喷射终止时， 高 压通道 11a 中的燃料压力开始增大。也就是说， 燃料压力的变化和喷射率的变化具有相关 性， 从而喷射率的变化可以根据燃料压力的变化被估算。 基于所述估算喷射率的变化， 用于 燃料喷射控制的各种控制参数可以被获得以待学习。所述控制参数对应于燃料喷射器 10 的特性数据。参考图 2A-2C， 将在下文中描述控制参数。
图 2A 示出了 ECU 30 输出到致动器 13 的喷射指令信号。基于所述喷射指令信号， 致动器 13 运行以打开喷射口 11b。 也就是说， 燃料喷射在喷射指令信号的起动时刻 t1 处开 始， 并且燃料喷射在喷射指令信号的关断时刻 t2 处终止。在从时刻 t1 到时刻 t2 的时间段 “Tq” 期间， 喷射口 11b 打开。通过控制时间段 “Tq” ， 燃料喷射量 “Q” 被控制。
图 2B 示出了燃料喷射率的变化， 图 2C 示出了检测压力的变化波形。由于检测压 力的变化与喷射率的变化具有如下所述的关系， 因此可以基于检测压力的波形估算喷射率 的波形。
也就是说， 如图 2A 所示， 在时刻 t1 处喷射指令信号出现之后， 燃料喷射开始并且 喷射率在时刻 R1 处开始增大。当喷射率在时刻 R1 处开始增大时， 检测压力在时刻 P1 处开 始减小。 然后， 当喷射率在时刻 R2 处达到最大喷射率时， 检测压力的下降在时刻 P2 处停止。 当喷射率在时刻 R2 处开始减小时， 检测压力在时刻 P2 处开始增大。然后， 当在时刻 R3 处 喷射率变成零并且实际燃料喷射终止时， 检测压力的增大在时刻 P3 处停止。
如上所述， 通过检测时刻 P1 和 P3， 喷射开始时刻 R1 和喷射终止时刻 R3 可以被计 算。基于将在下面描述的检测压力的变化与燃料喷射率的变化之间的关系， 可以根据检测 压力的变化估算燃料喷射率的变化。
也就是说， 检测压力从时刻 P1 时刻到 P2 的减小速率 Pα 与喷射率从时刻 R1 到时 刻 R2 的增大速率 Rα 具有相关性。检测压力从时刻 P2 到时刻 P3 的增大速率 Pγ 与喷射 率从时刻 R2 到时刻 R3 的减小速率 Pγ 具有相关性。检测压力的最大压力下降量 Pβ 与最 大喷射率 Rβ 具有相关性。因此， 喷射率的增大速率 Rα、 喷射率的减小速率 Pγ、 以及最大 喷射率 Rβ 可以通过检测检测压力的减小速率 Pα、 检测压力的增大速率 Pγ、 以及检测压 力的最大压力下降量 Pβ 而计算。图 2B 中示出的喷射率的变化 ( 变化波形 ) 可以通过计 算时刻 R1、 R3、 速率 Rα、 Pγ、 以及最大喷射率 Rβ 而被估算。
此外， 喷射率从时刻 R1 到时刻 R3 的积分值 “S” ( 图 2B 中的阴影面积 ) 等于喷射 量 “Q” 。检测压力从时刻 P1 到时刻 P3 的积分值与喷射率的积分值 “S” 具有相关性。因此， 对应于喷射量 “Q” 的喷射率的积分值 “S” 可以通过计算检测压力的积分值而被计算。
时刻 t1、 t2、 时间段 “Tq” 、 时刻 R1、 R2、 速率 Rα、 Rβ、 Rβ 以及燃料喷射量 “Q” 作 为控制参数 ( 特性数据 ) 被学习和存储。
实际喷射开始时刻 R1 可以作为起动时刻 t1 和实际喷射开始时刻 R1 之间的响应 延迟被学习。时刻 R1 和 R3 可以作为燃料喷射时间段被学习。从 P1 到 P3 的燃料压力下降 ΔP 可以作为控制参数被学习。备选地， 控制参数的修正量可以作为控制参数被学习。
图 3 示出的 ECU 30 的微型计算机 31 根据发动机负载和发动机速度生成燃料喷射 指令信号。燃料喷射指令信号的上升时刻 t1、 下降时刻 t2 以及燃料喷射时间段 “Tq” 考虑 到所学习的控制参数而被计算。
如图 3 所示， ECU 30 包括微型计算机 31、 EEPROM 32 以及通信电路 33。EEPROM 32对应于控制器侧存储部， 通信电路 33 起通信接口的作用。 微型计算机 31 包括 CPU 31a、 ROM 31b 以及 RAM 31c。
如上所述的特性数据的初始值在喷射器 10 被投放市场之前通过实验预先获得。 特性数据的所述初始值在喷射器 10 发货之前被存储在喷射器 10 的 EEPROM 25a 中。在下 文中喷射器 10 的 EEPROM 25a 表示为 INJ-EEPROM 25a。
此外， INJ-EEPROM 25a 存储喷射器 10 的 ID 号 ( 识别信息 ) 以用于执行喷射器 10 的个体识别。此外， 当发动机被投放市场时， 喷射器 10 的识别信息被存储在 ECU 30 的 EEPROM 32 中。在下文中 ECU 30 的 EEPROM32 表示为 ECU-EEPROM 32。在下文中， 存储在 INJ-EEPROM 25a 中的识别信息表示为 INJ-IDINFO， 而存储在 ECU-EEPROM 32 中的识别信息 表示为 ECU-IDINFO。
学习的特性数据被暂时存储在微型计算机 31 的 RAM 31c 中。当发动机的运行终 止时， 所述特性数据被存储在 ECU-EEPROM 32 和 INJ-EEPROM 25a 中。在下文中， 存储在 INJ-EEPROM 25a 中的特性数据表示为 INJ-DATA， 而存储在 ECU-EEPROM 32 中的特性数据表 示为 ECU-DATA。
通 信 电 路 33 与 INJ-EEPROM 25a 电 连 接 以 使 得 通 信 电 路 33 读 取 存 储 在 INJ-EEPROM 25a 中的 INJ-IDINFO 和 INJ-DATA。此外， 通信电路 33 更新 INJ-DATA。 如果在发动机被投放市场之后喷射器 10 被更换为新的喷射器， 那么必须将存储 的 ECU-DATA 重写成新喷射器 10 的新 ECU-DATA。 同样地， 如果在发动机被投放市场之后 ECU 30 被更换为新的 ECU， 那么必须将 ECU-DATA 重写成当前安装的喷射器 10 的特性数据。
根据本实施方式， 即使喷射器 10 和 / 或 ECU 30 被更换为新的喷射器和 / 或 ECU， 燃料喷射控制也可以根据当前安装到发动机上的喷射器 10 的特性数据被执行。
在 下 文 中， 参 考 图 4， 将 描 述 关 于 INJ-IDINFO、 ECU-IDINFO、 INJ-DATA 以 及 ECU-DATA 的处理过程。图 4 中示出的过程通过 ECU 30 的微型计算机 31 执行。当 ECU 30 通电时， 过程开始。当 ECU 30 断电时， 过程终止。
首先， 在步骤 S10 中， 从 INJ-EEPROM 25a 传输到 ECU 30 的 INJ-IDINFO 和 INJ-DATA 被读取。
在步骤 S20( 核对部 ) 中， 计算机确定 ECU-IDINFO 是否与 INJ-IDINFO 一致。
当在步骤 S20 中回答为 “是” 时， 计算机确定喷射器 10 和 ECU 30 没有在发动机被 投放市场之后被更换。程序进行到步骤 S30。
在步骤 S30( 数据确定部 ) 中， 计算机执行正常确定过程， 在其中确定 INJ-DATA 和 ECU-DATA 是否为正常数据。 正常特性数据从 INJ-DATA 和 ECU-DATA 中选择。 所述选择的正常 数据被用作用于燃料喷射控制的控制参数。应该注意的是， 特性数据可能由于 ECU-EEPROM 32 或 INJ-EEPROM 25a 的电噪声或实际故障而变得异常 (faulty)。
校验和或者比较确定作为正常确定过程被执行以确定 INJ-DATA 和 ECU-DATA 是否 为正常数据。
在所述比较确定中， 相同的 ECU-DATA 被存储在 ECU-EEPROM 32 的多个存储区中。 当存储在各个存储区中的各个 ECU-DATA 彼此相同时， 计算机确定 ECU-DATA 为正常数据。 当存储在某些存储区中的 ECU-DATA 与存储在另外的存储区中的 ECU-DATA 不同时， 相同 的 ECU-DATA 的数量与不同的 ECU-DATA 的数量被彼此比较。多数的 ECU-DATA 被用作正常
ECU-DATA。
同样地， 相同的 INJ-DATA 被存储在 INJ-EEPROM 25a 的多个存储区中。当存储在 各个存储区中的各个 INJ-DATA 彼此相同时， 计算机确定 INJ-DATA 为正常数据。当各个存 储区中的 INJ-DATA 不同时， 多数的 INJ-DATA 被用作正常数据。
备选地， 比较确定可以相对于 INJ-DATA 和 ECU-DATA 执行。多数的 ECU-DATA 和多 数的 INJ-DATA 可以分别被用作正常数据。
此外， 如果在多个 INJ-DATA 中检测到至少一个不正常的数据， 那么 ECU-DATA 被用 作用于燃料喷射控制的控制参数。同样地， 如果在多个 ECU-DATA 中检测到至少一个不正常 的数据， 那么 INJ-DATA 被用作用于燃料喷射控制的控制参数。
如上所述， 在步骤 S30 中， 在 INJ-DATA 和 ECU-DATA 中选择正常特性数据以便于不 会基于异常特性数据执行燃料喷射。
当在步骤 S20 中回答为 “否” 时， 计算机确定喷射器 10 和 ECU 30 中的至少一个被 更换为新的喷射器或 ECU。程序进行到步骤 S40。
在步骤 S40( 信息确定部 ) 中， 计算机执行异常确定过程， 在其中确定 ECU-IDINFO 和 INJ-IDINFO 是否异常。 应该注意的是， 识别信息可能由于 ECU-EEPROM 32 或 INJ-EEPROM 25a 的电噪声或实际故障而变得异常。 校验和或者比较确定作为异常确定过程被执行以确定 INJ-IDINFO 和 ECU-IDINFO 是否为正常数据。
在所述比较确定中， 相同的 ECU-IDINFO 被存储在 ECU-EEPROM 32 的多个存储区 中。当存储在各个存储区中的各个 ECU-IDINFO 彼此相同时， 计算机确定 ECU-IDINFO 为正 常数据。同样地， 相同的 INJ-IDINFO 被存储在 INJ-EEPROM 25a 的多个存储区中。当存储 在各个存储区中的各个 INJ-IDINFO 彼此相同时， 计算机确定 INJ-IDINFO 为正常数据。
然后， 程序进行到步骤 S50， 在其中计算机根据在步骤 S40 中的确定结果选择 INJ-DATA 和 ECU-DATA 中的一个。 所选择的特性数据被用作用于燃料喷射控制的控制参数。
图 5 是示出了步骤 S40 中的确定结果、 表示喷射器 10 和 ECU 30 是否被更换的更 换状态、 以及所选择的用于燃料喷射控制的特性数据之间的关系的表格。
当在步骤 S40 中确定 ECU-IDINFO 和 INJ-IDINFO 都为正常数据时， 计算机确定喷 射器 10 或 ECU 30 已经被更换。因此， INJ-DATA 被用作用于燃料喷射控制的控制参数。
当在步骤 S40 中确定 INJ-IDINFO 是正常数据而 ECU-IDINFO 是异常数据时， 计算 机确定 ECU-EEPROM 32 异常并且 ECU-DATA 也是异常数据。因此， INJ-DATA 被用作用于燃 料喷射控制的控制参数。
当在步骤 S40 中确定 INJ-IDINFO 是异常数据并且 ECU-IDINFO 是正常数据时， 计 算机确定 INJ-EEPROM 25a 异常并且 INJ-DATA 也是异常数据。因此， ECU-DATA 被用作用于 燃料喷射控制的控制参数。
当在步骤 S40 中确定 ECU-IDINFO 和 INJ-IDINFO 都是异常数据时， 计算机确定 ECU-EEPROM 32 和 INJ-EEPROM 25a 都异常并且 ECU-DATA 和 INJ-DATA 也都是异常数据。因 此， 没有特性数据被选择， 并且 INJ-DATA 和 ECU-DATA 被清除。在这种情况下， 理想的是使 用预先建立的特性数据的初始值作为控制参数。
此外， 理想的是相对于在步骤 S50 中选择的特性数据执行正常确定过程。也就是
说， 相对于选择的特性数据， 正常确定过程通过校验和或者比较确定被执行。
在 ECU-DATA 被选择的情况下， 当存储在 ECU-EEPROM 32 的多个存储区中的各 个 ECU-DATA 彼此相同时， 计算机确定 ECU-DATA 为正常数据。当存储在某些存储区中的 ECU-DATA 与存储在另外的存储区中的 ECU-DATA 不同时， 相同的 ECU-DATA 的数量与不同的 ECU-DATA 的数量被彼此比较。多数的 ECU-DATA 被用作正常 ECU-DATA。同样在 INJ-DATA 被选择的情况下， 执行相同的操作。
在步骤 S60( 学习部 ) 中， 特性数据被学习和被存储在 ECU 30 的 RAM31c 中。
在步骤 S70 中， 确定存储在 RAM 31c 中的特性数据是否已经被损坏。 当回答为 “否” 时， 程序进行到步骤 S80。在步骤 S80 中， 当点火开关被关闭以停止发动机时， 存储在 RAM 31c 中的特性数据作为学习值被写入并且被存储在 ECU-EEPROM 32 和 INJ-EEPROM 25a 中。 当在步骤 S70 中回答为 “否” 时， 程序回到步骤 S10。
根据如上所述的本实施方式， 可以获得以下优点。
(1) 用 于 执 行 喷 射 器 10 的 个 体 识 别 的 识 别 信 息 被 存 储 在 ECU-EEPROM 32 和 INJ-EEPROM 25a 的存储器中。然后， 确定存储在各个 EEPROM 32、 25a 中的识别信息是否彼 此相同。当它们彼此相同时， 计算机确定燃料喷射器没有被更换。当它们彼此不同时， 计算 机确定燃料喷射器已经被更换。因此， 燃料喷射不太可能基于与当前安装的喷射器的实际 特性数据不同的特性数据被控制。 (2) 由于更新的特性数据不仅存储在 ECU-EEPROM 32 中而且存储在 INJ-EEPROM 25a 中， 因此即使 EEPROMs 32、 25a 中的一个变得异常， 也可以避免所有特性数据都被损坏。 因此， 燃料喷射控制基于特性数据的可靠性得以提高。
(3) 甚至在 INJ-IDINFO 和 ECU-IDINFO 彼此相同的情况下， 由于正常确定过程被执 行以确定用于控制燃料喷射的特性数据是否为正常数据， 因此燃料喷射也不太可能基于异 常特性数据被执行。
(4) 当确定 INJ-IDINFO 和 ECU-IDINFO 彼此不同时， 燃料喷射控制基于实际上安装 的喷射器 10 的 INJ-DATA 被执行。燃料喷射不太可能基于异常特性数据被执行。
然而， 甚至在 INJ-IDINFO 和 ECU-IDINFO 彼此不同的情况下， 当在 INJ-IDINFO 中 检测到异常时， 计算机确定 INJ-DATA 与 INJ-IDINFO 一样也异常。计算机基于 ECU-DATA 控 制燃料喷射， 以使得燃料喷射控制的可靠性可得以提高。
(5) 在发动机运行期间， 特性数据被存储在 RAM 31c 中。在发动机停止期间， 特性 数据被传输到 EEPROMs 32、 25a。与存储在 EEPROMs 32、 25a 中的特性数据在发动机运行期 间被更新的情况相比， EEPROMs 32、 25a 的产品寿命可得以延长。
[ 其它实施方式 ]
本发明并不限于如上所述的实施方式， 而是可以例如按以下方式实施。 此外， 各个 实施方式的特征结构可以结合。
· 异常确定过程可以相对于 INJ-DATA 和 ECU-DATA 执行。基于所述确定结果， 用于 燃料喷射的特性数据可以被选择。
·INJ-EEPROM 25a 可以设置到本体 11 或连接器 14 上。
·特性数据不限于时刻 t1、 t2、 时间段 “Tq” 、 时刻 R1、 R2、 速率 Rα、 Rβ、 Rβ 以及 燃料喷射量 “Q” 。
·只要识别信息存储在 INJ-EEPROM 25a 中即可， 并非始终必须将特性数据存储在 INJ-EEPROM 25a 中。甚至在这种情况下， 以上的优点 (1) 也可得以实现。
INJ-EEPROM 25a 可以由不可重写存储器替代。