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CN103052784A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

内燃机的控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种即使在产生了燃料压力异常的情况或者无法获得正确的燃料压力信息的情况下，也能够恰当地实施燃料喷射量的控制的内燃机的控制装置。所述内燃机的控制装置具备燃料喷射阀(26)，所述燃料喷射阀(26)能够向气缸内直接喷射燃料。在目标燃料喷射量少于燃料喷射阀(26)的一次开闭动作中所能够喷射的最少的最少燃料喷射量时，将燃料喷射的开始正时设定在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制装置，尤其涉及一种作为对具备如下的燃料喷射阀的内燃机进行控制的装置而优选的内燃机的控制装置，所述燃料喷射阀能够向气缸内直接喷射燃料。
背景技术
一直以来，在例如专利文献1中公开了一种具备供给泵和高压泵的内燃机的控制装置，其中，所述供给泵对燃料罐内的燃料进行汲取，所述高压泵被配置在供给泵的下游侧的燃料通道上。在该现有的控制装置中，采用了如下的设定，即，在高压泵的下游侧的高压燃料配管的内部的压力（燃料压力）发生了异常时，根据燃料压力而对供给泵的运转和停止进行控制。
另外，作为与本发明相关的文献，申请人认识到包含上述的文献在内的、以下所记载的文献。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-299600号公报
专利文献2：日本特开2009-85165号公报
发明内容
发明所要解决的课题
可以认为，当利用上述的专利文献1所记载的控制时，通过供给泵的运转和停止，将使燃料压力的变动增大。因此，在产生了燃料压力异常时，对燃料喷射量进行恰当的控制是比较困难的。此外，在发生燃料压力传感器的异常或者断线等，从而无法获得正确的燃料压力信息的情况下，对燃料喷射量进行恰当的控制也是比较困难的。
此发明是为了解决如上所述的课题而被完成的，其目的在于，提供一种即使在产生了燃料压力异常的情况或者无法获得正确的燃料压力信息的情况下，也能够恰当地实施燃料喷射量的控制的内燃机的控制装置。
用于解决课题的方法
第一发明为一种内燃机的控制装置，所述内燃机的控制装置的特征在于，具备：燃料喷射阀，其能够向气缸内直接喷射燃料；目标燃料量水平判断单元，其对目标燃料喷射量是否少于所述燃料喷射阀的一次开闭动作中所能够喷射的最少的最少燃料喷射量进行判断；燃料喷射正时设定单元，其在所述目标燃料喷射量少于所述最少燃料喷射量时，将燃料喷射的开始正时设定在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内。
此外，第二发明的特征在于，在第一发明中，所述燃料喷射正时设定单元将燃料喷射的开始正时设定为，使相当于所述目标燃料喷射量与所述最少燃料喷射量之间的差的量的燃料，在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内被喷射。
此外，第三发明的特征在于，在第一发明或第二发明中，所述目标燃料喷射量与所述最少燃料喷射量之间的差越大，所述燃料喷射正时设定单元越使燃料喷射的开始正时提前。
发明效果
根据第一发明，在目标燃料喷射量少于最少燃料喷射量时，在从气缸内朝向排气通道排出气体的期间内，开始实施向气缸内的燃料喷射。由此，通过将多余量的燃料吹送到排气通道侧，从而能够容易地维持将残留于气缸内的燃料量控制为目标值的情况。由此，即使在产生了燃料压力异常的情况或者无法获得正确的燃料压力信息的情况下，也能够恰当地实施对燃料喷射量的控制。其结果为，能够提高避险行驶时的内燃机的控制性。
根据第二发明，从最少燃料喷射量中减去目标燃料喷射量而得到的量的燃料，在从气缸内朝向排气通道排出气体的期间内向气缸内被喷射。由此，能够维持如下的情况，即，仅将多余量的燃料准确地吹送到排气通道侧，从而将残留于气缸内的燃料量准确地控制为目标值。
根据第三发明，能够容易地维持如下的情况，即，在目标燃料喷射量少于最少燃料喷射量的情况下，无论目标燃料喷射量的多少，均将残留于气缸内的燃料量准确地控制为目标值。
附图说明
图1为用于说明本发明的实施方式1中的内燃机的结构的图。
图2为表示燃料喷射阀的驱动电流与燃料压力之间的关系的图。
图3为用于说明本发明的实施方式1中的特征性的燃料喷射控制的图。
图4为在本发明的实施方式1中被执行的程序的流程图。
具体实施方式
实施方式1
[系统结构的说明]
图1为，用于说明本发明的实施方式1中的内燃机10的结构的图。本实施方式的系统具备内燃机10。在内燃机10的气缸内设置有活塞12。在内燃机10的气缸内，于活塞12的顶部侧形成有燃烧室14。在燃烧室14上，连通着进气通道16及排气通道18。
在进气通道16的入口附近处设置有空气流量计20，所述空气流量计20输出与被吸入至进气通道16内的空气的流量相对应的信号。在空气流量计20的下游处，设置有电子控制式的节气门22。在节气门22的附近处，配置有用于对节气门开度进行检测的节气门开度传感器24。
在内燃机10所具备的气缸盖上，安装有燃料喷射阀26和火花塞28，其中，所述燃料喷射阀26能够向燃烧室14内（气缸内）直接喷射燃料，所述火花塞28用于对气缸内的混合气体进行点火。在进气口及排气口处，分别设置有用于将燃烧室14和进气通道16、或者燃烧室14和排气通道18置于导通状态或者切断状态的进气阀30及排气阀32。
图1所示的系统具备ECU（Electronic Control Unit：电子控制单元）34。在ECU34的输入端处，除了连接有上述的空气流量计20及节气门开度传感器24之外，还连接有用于对被供给到燃料喷射阀26的燃料的压力（以下，简称为“燃料压力”）进行检测的燃料压力传感器36、用于对发动机转数进行检测的曲轴转角传感器38、以及、用于对搭载有内燃机10的车辆的速度进行检测的车速传感器40等的各种传感器。此外，在ECU34的输出端处，连接有上述的节气门22、燃料喷射阀26及火花塞28等的各种作动器。ECU34通过根据上述的各种传感器的输出而按照预定的程序使各种作动器工作，从而对内燃机10的运转状态进行控制。
图2为，表示燃料喷射阀26的驱动电流与燃料压力之间的关系的图。
如图2所示，在本实施方式的系统中，燃料喷射阀26的驱动电流被设定为，根据燃料压力（内燃机10的负载）而进行变化。更具体而言，图2所示的“低燃料压力模式”为，在怠速运转和低速运转等的目标（要求）燃料喷射量较少的运转时所使用的模式，其在与通常运转时所使用的“通常模式”时的燃料压力范围相比靠低压侧的燃料压力范围内被使用。“高燃料压力模式”为，在高负载运转时等的目标（要求）燃料喷射量较多的运转时所使用的模式，其在与通常模式时的燃料压力范围相比靠高压侧的燃料压力范围内被使用。低燃料压力模式时的驱动电流被设定为，低于通常模式时的驱动电流，并且高燃料压力模式时的驱动电流被设定为，高于通常模式时的驱动电流。
设想如下的情况，即，在内燃机10的运转中发生燃料压力传感器36的异常或者断线等，从而无法获得正确的燃料压力信息的情况。在这种情况下，当存在将驱动电流控制得较低的设定时，存在如下的可能性，即，在高负载运转时，无法以所希望的量而实施燃料喷射。在本实施方式中采用如下方式，即，在无法获得正确的燃料压力信息的情况下，使用最大电流施加模式，以作为故障保护模式。该最大电流施加模式为，不依据内燃机10的运转条件，而均将驱动电流设定（固定）为高燃料压力模式时的值，且将燃料压力设定（固定）为成为高燃料压力模式的对象的较高的燃料压力范围内的预定的值的模式。由此，能够确保高负载区域中的内燃机10的运转。
但是，如果使用上述最大电流施加模式以作为故障保护模式，则在如怠速运转时和低速行驶时这种目标（要求）燃料喷射量较少的情况下，会由于燃料压力被控制得较高的影响等而喷射与事先的恰当值相比更多的燃料。其结果为，在无法获得正确的燃料压力信息的情况下，在怠速运转时和低速行驶时无法实现燃烧，从而难以实施避险行驶。
[实施方式1的特征性的燃料喷射控制]
图3为，用于说明本发明的实施方式1中的特征性的燃料喷射控制的图。
在使用如燃料喷射阀26那样能够向气缸内直接喷射燃料的燃料喷射阀的内燃机中，用于获得内燃机的转矩的燃料喷射在通常情况下，在进气行程或者压缩行程中被实施。相对于此，在本实施方式中，为了解决上述的课题而实施了如下的燃料喷射控制。即，当在故障保护模式（最大电流施加模式）的执行过程中实施怠速运转或低速行驶时，判断为发生了目标燃料喷射量少于使用燃料喷射阀26而一次（燃料喷射阀26的一次开闭动作中）所能够喷射的最少的燃料喷射量（以下，称为“最少燃料喷射量”）的这一状况。而且，此时，将燃料喷射的开始正时设定在排气行程中且排气阀32处于开阀的期间内。
下面，使用图3（A）及（B）的两个案例，来对本燃料喷射控制进行详述。另外，由于本燃料喷射控制为，设想了气门重叠期间通常不会被设定的怠速运转时或低速行驶时的控制，因而在此，以进气阀30在排气阀32关闭了的时刻以后打开为前提。
更具体而言，上述最少燃料喷射量为，在最大电流施加模式执行时的预定的高燃料压力的情况下，在如下的最短的燃料喷射期间内被喷射的燃料量，且为预先被存储于ECU34中的值，其中，所述最短的燃料喷射期间为，在该最大电流施加模式执行时的驱动电流的条件下，燃料喷射阀26所能够实现的最短的燃料喷射期间。此外，最大电流施加模式（故障保护模式）执行时的目标燃料喷射量在此为，作为用于实现燃烧的燃料喷射量而确定的值，且为在当前的进入空气量的条件下，能够将空燃比调节为相对于过浓侧的失火界限而具有预定的余量的值（例如，12）的燃料喷射量。此时的目标燃料喷射量能够通过将在最大电流施加模式执行时被控制的燃料压力（上述预定的高燃料压力）作为计算的基础而使用，且对燃料喷射期间进行调节，从而获得。另外，上述目标燃料喷射量如果为能够实现燃烧的范围内的值，则并不限定于以上述方式被设定的值，例如也可以为理论空燃比（14.5）。
图3（A）表示排气阀32的关闭正时EVC处于进气排气上止点TDC的提前侧时的燃料喷射控制。如图3（A）所示，此时的燃料喷射以上述最少燃料喷射量被实施。而且，燃料喷射的开始正时被提前至与排气阀32的关闭正时EVC相比靠提前侧的正时，以使在从排气阀32的关闭正时EVC起到燃料喷射结束为止的期间内被喷射的燃料的量与目标燃料喷射量一致。即，燃料喷射的开始正时被设定为，使相当于目标燃料喷射量与最少燃料喷射量之间的差的量的燃料，在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内被喷射。
另一方面，图3（B）表示排气阀32的关闭正时EVC处于与进气排气上止点TDC相比靠延迟侧时的燃料喷射控制。如图3（B）所示，此时的燃料喷射也以上述最少燃料喷射量被实施。而且，燃料喷射的开始正时被提前至与进气排气上止点TDC相比靠提前侧的正时，以使在从进气排气上止点TDC起到燃料喷射结束为止的期间内被喷射的燃料的量与目标燃料喷射量一致。即，在图3（B）所示的案例中，燃料喷射的开始正时也被设定为，使相当于目标燃料喷射量与最少燃料喷射量之间的差的量的燃料，在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内被喷射。
根据以上的图3（A）及（B）所示的各自的燃料喷射，从最少燃料喷射量中减去目标燃料喷射量而得到的量的燃料，将在从气缸内朝向排气通道18排出气体的期间内被喷射到气缸内。因此，根据本实施方式的燃料喷射控制，在目标燃料喷射量少于最少燃料喷射量的情况下，目标燃料喷射量越少，即，目标燃料喷射量与最少燃料喷射量之间的差越大，则排气行程中的燃料喷射的开始正时越被提前。
接下来，参照图4，对本发明的实施方式1中的具体的处理进行说明。
图4为，表示为了实现上述的燃料喷射控制而由ECU34所执行的控制程序的流程图。另外，本程序每隔预定的控制周期被重复执行。
在图4所示的程序中，首先，根据燃料压力传感器36的输出值是否处于预定的正常范围内，来判断是否产生了燃料压力传感器36的异常或者断线（步骤100）。
当在上述步骤100中判断出产生了燃料压力传感器36的异常或者断线时，即，在发生了无法获得正确的燃料压力信息的状况时，执行上述最大电流施加模式，以作为故障保护模式（步骤102）。由此，与内燃机10的运转区域无关，燃料喷射阀26的驱动电流被设定为上述高燃料压力模式时的值，且燃料压力被设定为成为高燃料压力模式的对象的较高的燃料压力范围内的预定的值。
接下来，对怠速标识是否被设定为开启（ON）、或者车速是否低于预定值进行判断（步骤104）。另外，怠速标识为，在根据节气门开度传感器24的输出而判断出内燃机10成为了怠速状态时被设定为开启的标识。
当上述步骤104中的判断成立时，即，在处于怠速运转时或者低速行驶时的情况下，执行排气行程喷射（更具体而言，为上述图3（A）或（B）所示的燃料喷射控制）。
根据以上说明的本实施方式的燃料喷射控制，在随着最大电流施加模式的执行而使最少燃料喷射量超过目标燃料喷射量时，通过将超过目标燃料量的多余量的燃料吹送到排气通道18侧，从而能够维持将残留于气缸内的燃料量控制为目标燃料喷射量的情况。由此，即使在由于燃料压力传感器36的异常等而无法获得正确的燃料压力信息的情况下，也能够在确保高负载区域中的内燃机10的持续运转的同时，提高避险行驶时的内燃机10的控制性。
另外，在上述的实施方式1中，采用了如下的方式，即，当在故障保护模式（最大电流施加模式）的执行中实施怠速运转或低速行驶时，判断为发生了目标燃料喷射量少于最少燃料喷射量的这一状况。但是，本发明的目标燃料量水平判断单元并不限定于使用上述方法，例如也可以对分别计算出的目标燃料喷射量和最少燃料喷射量的大小进行直接判断。此外，在内燃机的运转过程中，不仅仅存在如上所述那样无法获得正确的燃料压力信息的情况，还可能存在由于燃料泵等的异常而使燃料压力自身变得异常的情况。本发明在发生了如下状况的情况下也是有效的，所述状况为，产生了燃料压力与正常时相比变得较高的异常，且目标燃料喷射量少于最少燃料喷射量。
此外，在上述的实施方式1中，在被判断出发生了目标燃料喷射量少于最少燃料喷射量的状况时，将燃料喷射的开始正时设定为，使相当于目标燃料喷射量与最少燃料喷射量之间的差的量的燃料，在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内被喷射。由此，仅将多余量的燃料准确地吹送到排气通道18侧，从而能够维持将残留于气缸内的燃料量准确地控制为目标燃料喷射量的情况。但是，本发明中的燃料喷射正时设定单元并不限定于如下方式，即，如上述方法那样根据相当于目标燃料喷射量与最少燃料喷射量之间的差的量，来对燃料喷射的开始正时进行严格地设定。即，例如在假设处于目标燃料喷射量少于最少燃料喷射量的状况时，也可以简单地使燃料喷射的开始正时与通常情况时相比而提前，以使在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内实施喷射。
另外，在上述的实施方式1中，通过ECU34在上述步骤102中的最大电流施加模式的执行中执行上述步骤104的处理，从而实现所述第一发明中的“目标燃料量水平判断单元”，且通过ECU34在上述步骤104的判断成立时执行上述步骤106的处理，从而实现所述第一发明中的“燃料喷射正时设定单元”。
符号说明
10  内燃机；
14  燃烧室；
16  进气通道；
18  排气通道；
22  节气门；
24  节气门开度传感器；
26  燃料喷射阀；
28  火花塞；
30  进气阀；
32  排气阀；
34  ECU（Electronic Control Unit：电子控制单元）；
36  燃料压力传感器；
40  车速传感器。

Claims (3)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备：
燃料喷射阀，其能够向气缸内直接喷射燃料；
目标燃料量水平判断单元，其对目标燃料喷射量是否少于所述燃料喷射阀的一次开闭动作中所能够喷射的最少的最少燃料喷射量进行判断；
燃料喷射正时设定单元，其在所述目标燃料喷射量少于所述最少燃料喷射量时，将燃料喷射的开始正时设定在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述燃料喷射正时设定单元将燃料喷射的开始正时设定为，使相当于所述目标燃料喷射量与所述最少燃料喷射量之间的差的量的燃料，在排气行程中且排气阀处于开阀的期间内被喷射。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述目标燃料喷射量与所述最少燃料喷射量之间的差越大，所述燃料喷射正时设定单元越使燃料喷射的开始正时提前。
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