用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓燃式內(nèi)燃機(jī)包括：噴嘴，所述噴嘴包括多個(gè)噴射孔，所述多個(gè)噴射孔沿著圓周方向間隔開(kāi)地布置，并且將燃料直接噴射到燃燒室；和活塞，所述活塞包括腔，所述腔具有內(nèi)周側(cè)表面，噴嘴與所述內(nèi)周側(cè)表面相距的距離沿著圓周方向變化；在所述多個(gè)噴射孔中，第一噴射孔用于將燃料噴射到內(nèi)周側(cè)表面的與噴嘴相距的距離最大的一部分，在所述多個(gè)噴射孔中，第二噴射孔用于將燃料噴射到內(nèi)周側(cè)表面的與噴嘴相距的距離最小的一部分；檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元檢測(cè)燃燒室中的放熱率；和控制單元，所述控制單元判定第一噴射孔和第二噴射孔中的哪一個(gè)出現(xiàn)異常。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置
[0001]發(fā)明背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]已知一種活塞，在所述活塞中形成了具有內(nèi)周側(cè)表面的腔，從噴嘴至所述內(nèi)周側(cè)表面的距離根據(jù)沿著圓周方向的位置而發(fā)生變化。例如，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)N0.2011-185242(JP 2011-185242A)中公開(kāi)的活塞中，腔的內(nèi)周側(cè)表面具有這樣的形狀，在所述形狀中，凹陷部分和突出部分沿著圓周方向交替布置。用于將燃料噴射到凹陷部分和突出部分的多個(gè)噴射孔形成在噴嘴中。與噴嘴相距的距離在突出部分中較小而在凹陷部分中較大。因此，當(dāng)從噴嘴的噴射孔噴射燃料時(shí)，噴射到突出部分的燃料首先與突出部分碰撞，而噴射到凹陷部分中的燃料隨后與凹陷部分碰撞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)的噴嘴的噴射孔中出現(xiàn)異常時(shí)，還沒(méi)有判定用于將燃料噴射到內(nèi)周側(cè)表面的靠近噴嘴的部分的噴射孔和用于將燃料噴射到內(nèi)周側(cè)表面的遠(yuǎn)離噴嘴的部分的噴射孔中的哪一個(gè)噴射孔出現(xiàn)異常的方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓燃式內(nèi)燃機(jī)包括活塞，所述活塞設(shè)置有腔，所述腔具有內(nèi)周側(cè)表面，噴嘴與所述內(nèi)周側(cè)表面相距的距離根據(jù)沿著圓周方向的位置而變化，并且所述控制裝置判定形成在噴嘴中的多個(gè)噴射孔中的哪一個(gè)噴射孔出現(xiàn)異常。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓燃式內(nèi)燃機(jī)包括:噴嘴，多個(gè)噴射孔沿著噴嘴的圓周方向間隔開(kāi)地布置在所述噴嘴中，所述多個(gè)噴射孔包括第一噴射孔和第二噴射孔，所述噴嘴構(gòu)造成將燃料直接噴射到燃燒室;和活塞，所述活塞設(shè)置有腔，所述腔構(gòu)造成使得i)從第一噴射孔至腔的內(nèi)周表面的距離大于從任何其它噴射孔至腔的內(nèi)周表面的距離以及ii)從第二噴射孔至腔的內(nèi)周表面的距離小于從任何其它噴射孔至腔的內(nèi)周表面的距離，所述控制裝置包括電子控制單元，所述電子控制單元構(gòu)造成:檢測(cè)燃燒室中的放熱率;和基于放熱率的第一半判定值和放熱率的第二半判定值之間的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的大小來(lái)判定第一噴射孔和第二噴射孔中的哪一個(gè)出現(xiàn)異常，所述第一半判定值是在主噴射中從第二噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之后并且在從第一噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之前的放熱率的最大值，所述第二半判定值是在從第一噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之后的放熱率的最大值。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓燃式內(nèi)燃機(jī)包括:噴嘴，多個(gè)噴射孔沿著噴嘴的圓周方向間隔開(kāi)地布置在所述噴嘴中，所述多個(gè)噴射孔包括第一噴射孔和第二噴射孔，所述噴嘴構(gòu)造成將燃料直接噴射到燃燒室;和活塞，所述活塞設(shè)置有腔，所述腔構(gòu)造成使得i)從第一噴射孔至腔的內(nèi)周表面的距離大于從任何其它噴射孔至腔的內(nèi)周表面的距離以及ii)從第二噴射孔至腔的內(nèi)周表面的距離小于從任何其它噴射孔至腔的內(nèi)周表面的距離，所述控制裝置包括電子控制單元，所述電子控制單元構(gòu)造成:檢測(cè)燃燒室中的放熱率;和基于放熱率的第一半判定值和放熱率的第二半判定值之間的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的大小判定第一噴射孔和第二噴射孔中的哪一個(gè)出現(xiàn)異常，所述第一半判定值是在主噴射中從第二噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之后并且在從第一噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之前，當(dāng)放熱率的減小率最大時(shí)的放熱率的值，所述第二半判定值是在從第一噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之后的放熱率的最大值。
[0008]所述電子控制單元可以構(gòu)造成在第一半判定值相對(duì)于第二半判定值的大小大于第一預(yù)定值時(shí)判定第一噴射孔異常，并且，所述電子控制單元可以構(gòu)造成在第一半判定值相對(duì)于第二半判定值的大小小于第二預(yù)定值時(shí)判定第二噴射孔異常，所述第二預(yù)定值小于第一預(yù)定值。
[0009]所述電子控制單元可以構(gòu)造成在第二半判定值相對(duì)于第一半判定值的大小大于第一預(yù)定值時(shí)判定第二噴射孔異常，并且，所述電子控制單元可以構(gòu)造成在第二半判定值相對(duì)于第一半判定值的大小小于第二預(yù)定值時(shí)判定第一噴射孔異常，所述第二預(yù)定值小于第一預(yù)定值。
[0010]所述電子控制單元可以構(gòu)造成在判定第一噴射孔異常時(shí)實(shí)施抑制煙霧產(chǎn)生的處理。
[0011]所述電子控制單元可以構(gòu)造成在判定第二噴射孔異常時(shí)實(shí)施提高燃料的可燃性的處理。
[0012]能夠提供一種用于這樣的壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓燃式內(nèi)燃機(jī)包括活塞，所述活塞設(shè)置有腔，所述腔具有內(nèi)周側(cè)表面，噴嘴與所述內(nèi)周側(cè)表面相距的距離根據(jù)沿著圓周方向的位置而變化，并且所述控制裝置判定形成在噴嘴中的多個(gè)噴射孔中的哪一個(gè)出現(xiàn)異常。
【附圖說(shuō)明】
[0013]將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)勢(shì)和技術(shù)以及工業(yè)意義，在所述附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0014]圖1是圖解了壓燃式內(nèi)燃機(jī)的簡(jiǎn)圖；
[0015]圖2A是活塞的俯視圖，圖2B是沿著圖2A的線(xiàn)A-A獲得的剖視圖，并且圖2C是沿著圖2A的B-B線(xiàn)獲得的剖視圖；
[0016]圖3是圖解了當(dāng)從底側(cè)觀察時(shí)噴嘴的末端的簡(jiǎn)圖；
[0017]圖4A和圖4B是圖解了放熱率的曲線(xiàn)圖；和
[0018]圖5是圖解了由ECU實(shí)施的異常判定控制的一個(gè)示例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0020]圖1是示出了壓燃式內(nèi)燃機(jī)的簡(jiǎn)圖。壓燃式內(nèi)燃機(jī)例如是柴油機(jī)。在燃燒室E中產(chǎn)生了湍流。氣缸81形成在氣缸體80中?；钊鸌被接收在氣缸81中。氣缸蓋90固定到氣缸體80的頂部。
[0021]氣缸蓋90、氣缸體80和活塞I形成燃燒室E。氣缸蓋90的底壁的形成燃燒室E的部分91具有房脊形狀(pent roof shape)，但是本發(fā)明并不局限于這種形狀。
[0022]氣缸蓋90設(shè)置有未示出的兩個(gè)進(jìn)氣口和兩個(gè)排氣口。分別由進(jìn)氣閥和排氣閥打開(kāi)和關(guān)閉所述進(jìn)氣口和排氣口。
[0023]氣缸蓋90設(shè)置有噴射燃料的噴嘴N。噴嘴N將燃料直接噴射到燃燒室E中。噴嘴N布置在氣缸體80的中央軸線(xiàn)CP上。噴嘴N經(jīng)由管連接到共軌R。由高壓栗P加壓的燃料被供應(yīng)到共軌R，并且燃料在高壓條件下存儲(chǔ)。通過(guò)使用閥體打開(kāi)形成在噴嘴N的末端處的噴射孔，從這些噴射孔噴射燃料。檢測(cè)共軌30中的燃料壓力的燃料壓力傳感器RS附接到共軌30。
[0024]電子控制單元(E⑶)20控制整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。E⑶20是計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)包括未示出的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和中央處理單元(CPU)。ECU 20基于來(lái)自燃料壓力傳感器RS的輸出值來(lái)控制高壓栗P，以便控制共軌R中的燃料壓力。
[0025]檢測(cè)燃燒室E中的壓力的壓力傳感器PS附接到氣缸蓋90ACU20基于來(lái)自壓力傳感器PS的輸出值來(lái)計(jì)算燃燒室E中的放熱率。例如，使用以下方法計(jì)算放熱率。能夠用表達(dá)式
(I)表示在特定曲柄角Θ的條件下的放熱率dQ/d0。即，能夠基于缸內(nèi)壓力P和缸內(nèi)體積V之間的關(guān)系來(lái)計(jì)算在特定曲柄角Θ的條件下的放熱率dQ/d0。
[0026]dQ/d9 = {K/(K — I)} XP(dV/d9) + {l/(K — I)} XV(dP/d9)...(l)
[0027]在表達(dá)式(I)中，κ是比熱比并且例如為約1.4。能夠通過(guò)用等壓比熱Cp除以等容比熱Cv來(lái)獲得比熱比K。在表達(dá)式(I)中，P是缸內(nèi)壓力，V是缸內(nèi)體積，并且Θ是曲柄角。壓力傳感器PS是檢測(cè)燃燒室E中的放熱率的檢測(cè)單元的一個(gè)示例。ECU 20是根據(jù)燃燒室E中的放熱率實(shí)施下文中描述的異常判定控制的控制單元的一個(gè)示例。
[0028]圖2A是活塞I的俯視圖。圖2B是沿著圖2A的線(xiàn)A-A獲得的剖視圖。圖2C是沿著圖2A的線(xiàn)B-B獲得的剖視圖。圖3是圖解了當(dāng)從底側(cè)觀察時(shí)噴嘴N的末端的簡(jiǎn)圖。腔C形成在活塞I的頂部上，燃料被噴射到腔C中。湍流沿著順時(shí)針?lè)较騍W流動(dòng)。
[0029]腔C以凹陷狀形成在活塞I的頂部表面8上，并且在從頂側(cè)觀察時(shí)具有大體橢圓形的形狀。腔C包括:隆起表面3，所述隆起表面3位于腔C的中心處，向上隆起并且是平坦的;傾斜底部表面4，所述傾斜底部表面4形成在隆起表面3周?chē)粡澢砻?，所述彎曲表面5從傾斜底部表面4向上彎曲；和內(nèi)周側(cè)表面6，所述內(nèi)周側(cè)表面6從彎曲表面5向上延伸。傾斜底部表面4從隆起表面3在徑向方向上沿著外側(cè)向下傾斜并延伸，并且在剖視圖中以直線(xiàn)狀延伸。彎曲表面5從傾斜底部表面4向內(nèi)彎曲，并且形成在傾斜底部表面4周?chē)?nèi)周側(cè)表面6形成在彎曲表面5周?chē)?。沿著噴嘴N的徑向方向從噴嘴N至內(nèi)周側(cè)表面6的距離沿著圓周方向變化。將在下文描述其細(xì)節(jié)。
[0030]傾斜頂部表面7形成在內(nèi)周側(cè)表面6的沿著徑向方向的外側(cè)周?chē)?，所述傾斜頂部表面7沿著徑向方向向外傾斜，并且向上延伸。平坦的頂部表面8形成在傾斜頂部表面7的沿著徑向方向的外側(cè)周?chē)Ｔ趫D2A中，由虛線(xiàn)表示傾斜底部表面4和彎曲表面5之間的邊界。如圖2B、2C所示的那樣，當(dāng)活塞I位于上止點(diǎn)處時(shí)，噴嘴N的末端面向隆起表面3。
[0031 ]如圖2A所示，當(dāng)從頂側(cè)觀察時(shí)，腔C具有大體橢圓形的形狀。內(nèi)周側(cè)表面6包括區(qū)域61至68，所述區(qū)域61至68沿著順時(shí)針?lè)较虻染嗟夭贾迷谥醒胼S線(xiàn)CP周?chē)?。區(qū)域61、65彼此面對(duì)，其中，中央軸線(xiàn)CP插置在區(qū)域61、65之間，并且區(qū)域62、66、區(qū)域63、67和區(qū)域64、68類(lèi)似地彼此面對(duì)，其中，中央軸線(xiàn)CP分別插置在區(qū)域62、66、區(qū)域63、67和區(qū)域64、68之間。區(qū)域61、65之間沿著垂直于中央軸線(xiàn)CP的水平方向的距離大于區(qū)域62、66之間的距離、區(qū)域63、67之間的距離和區(qū)域64、68之間的距離。區(qū)域63、67之間沿著水平方向的距離小于區(qū)域61、65之間的距離、區(qū)域62、66之間的距離和區(qū)域64、68之間的距離。區(qū)域61、65之間的距離對(duì)應(yīng)于橢圓的長(zhǎng)直徑，并且區(qū)域63、67之間的距離對(duì)應(yīng)于橢圓的短直徑。即，區(qū)域61、65對(duì)應(yīng)于內(nèi)周側(cè)表面6的與噴嘴N相距的距離最大的部分。區(qū)域63、67對(duì)應(yīng)于內(nèi)周側(cè)表面6的與噴嘴N相距的距離最小的部分。區(qū)域62、66之間的距離和區(qū)域64、68之間的距離彼此相等。當(dāng)從頂側(cè)觀察時(shí)，內(nèi)周側(cè)表面6的形狀相對(duì)于中央軸線(xiàn)CP點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。在區(qū)域61至68中，區(qū)域61、65距離噴嘴N最遠(yuǎn)，而區(qū)域63、67最靠近噴嘴N。
[0032]如圖3所示，在噴嘴N的末端上形成多個(gè)噴射孔71至78，所述多個(gè)噴射孔71至78沿著圓周方向間隔開(kāi)。噴嘴N的末端呈錐形，并且多個(gè)噴射孔71至78形成在錐形的外周表面上。當(dāng)活塞I位于上止點(diǎn)處時(shí)，噴嘴N的噴射孔71至78分別面對(duì)內(nèi)周側(cè)表面6的區(qū)域61至68。噴射孔71、75是多個(gè)噴射孔71至78中的第一噴射孔的一個(gè)示例，所述第一噴射孔將燃料噴射到內(nèi)周側(cè)表面6的與噴嘴N相距的距離最大的部分。噴射孔73、77是多個(gè)噴射孔71至78中的第二噴射孔的一個(gè)示例，所述第二噴射孔將燃料噴射到內(nèi)周側(cè)表面6的與噴嘴N相距的距離最小的部分。當(dāng)從所有噴射孔71至78噴射燃料時(shí)，從噴射孔73、77噴射的燃料噴霧最早與內(nèi)周側(cè)表面6碰撞，并且從噴射孔71、75噴射的燃料噴霧最后與內(nèi)周側(cè)表面6碰撞。
[0033]在圖2A至2C中，示出了從噴嘴N的噴射孔71至73噴射的燃料噴霧Fl至F3。在圖2A至圖2C中，沒(méi)有示出從噴射孔74至78噴射的燃料噴霧。
[0034]下面將描述燃料的燃燒。當(dāng)從噴嘴N噴射燃料時(shí)，基本同時(shí)從所有噴射孔71至78噴射燃料。首先，燃料噴霧首先與區(qū)域63、67碰撞。然后，燃料噴霧與區(qū)域62、64、66和68碰撞。最后，燃料噴霧與區(qū)域61、65碰撞。在圖2A至圖2C示出的示例中，燃料噴霧F3、F2和Fl以燃料噴霧F3、F2和Fl的順序分別與區(qū)域63、62和61碰撞。當(dāng)燃料噴霧與內(nèi)周側(cè)表面6的某個(gè)區(qū)域碰撞時(shí)，燃料噴霧與空氣混合并被點(diǎn)火。因此，燃料噴霧F3首先被點(diǎn)火，然后燃料噴霧F2被點(diǎn)火，最后燃料噴霧Fl被點(diǎn)火。
[0035]因此，能夠確保燃料噴霧之間的燃燒速率(燃燒速度)差。因此，與多個(gè)燃料噴霧基本同時(shí)被點(diǎn)火并且燃燒速率(燃燒速度)差較小的情況相比，能夠抑制熱量的峰值并且抑制燃燒溫度。因此，能夠減少NOx的數(shù)量并且能夠抑制燃燒噪聲。以這種方式，提高了根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的性能。
[0036]圖4A和4B是圖解了放熱率的曲線(xiàn)圖。縱軸表示放熱率而橫軸表示曲柄角。圖4A圖解了在低負(fù)荷或者中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的放熱率的一個(gè)示例，而圖4B圖解了在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的放熱率的一個(gè)示例。在這個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)燃燒周期中實(shí)施引燃噴射(pilot inject1n)、主噴射和后噴射。由于這些噴射，燃料燃燒，并且燃燒室E中的放熱率發(fā)生變化。當(dāng)活塞I位于上止點(diǎn)附近時(shí)，放熱率由于引燃噴射而增加。由于主噴射導(dǎo)致的放熱率增大主要發(fā)生在膨脹沖程中。主噴射是用于產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的燃料噴射，并且所噴射的燃料量根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷(具體地，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度或者施加到加速器踏板的壓力)確定。
[0037]在輕負(fù)荷或者中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在由主噴射產(chǎn)生的放熱率中，如圖4A所示的那樣，在預(yù)定曲柄角PCA之前和之后出現(xiàn)第一半最大值和第二半最大值。認(rèn)為第一半最大值是由噴射到靠近噴嘴N的區(qū)域63、67的燃料噴霧的點(diǎn)燃和燃燒產(chǎn)生的。認(rèn)為第二半最大值是由所有燃料噴霧的點(diǎn)燃和燃燒產(chǎn)生的。這里，第一半最大值也是極大值，在所述極大值處，放熱率的斜率是零。第一半最大值和第二半最大值對(duì)應(yīng)于第一半判定值A(chǔ)和第二半判定值B(在下文中，稱(chēng)作判定值)，所述第一半判定值A(chǔ)和所述第二半判定值B用于噴射孔的異常判定控制，其細(xì)節(jié)將在下文描述。
[0038]在高負(fù)荷條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在由主噴射產(chǎn)生的放熱率中，如圖4B所示的那樣，除了第二半判定值B之外，在所述預(yù)定曲柄角PCA之前，并且在放熱率由于主噴射而開(kāi)始增大之后，還出現(xiàn)了減小率最高時(shí)的放熱率的值。認(rèn)為由于燃燒室E中的溫度在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)較高，所以噴射的燃料噴霧較早地自點(diǎn)火。在此，放熱率的減小率最高的時(shí)間指的是放熱率的斜率最大的時(shí)間。在預(yù)定曲柄角PCA之前并且在放熱率由于主噴射而開(kāi)始增大之后，放熱率的減小率最大時(shí)的放熱率的值對(duì)應(yīng)于第一半判定值A(chǔ)(下文中稱(chēng)作判定值)。
[0039]這里，預(yù)定曲柄角PCA是在正常燃燒狀態(tài)下，在主噴射的燃料噴霧首先被點(diǎn)火之后并且在主噴射中噴射的燃料噴霧中的燃料噴霧最后被點(diǎn)火之前的曲柄角。如上所述，在正常燃燒狀態(tài)下，在主噴射中，從噴射孔73、77噴射到區(qū)域63、67中的燃料噴霧首先被點(diǎn)火。從噴射孔71、75噴射到區(qū)域61、65的燃料噴霧最后被點(diǎn)火。因此，判定值A(chǔ)基于在主噴射中首先被點(diǎn)火的燃料噴霧F3，而判定值B基于主噴射中的所有燃料噴霧的燃燒。根據(jù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)等事先獲得的結(jié)果來(lái)設(shè)定預(yù)定曲柄角PCA。
[0040]例如，沉積物等可能會(huì)附著到噴嘴N的噴射孔，并且燃料噴霧的形狀可能會(huì)發(fā)生異?；蛘邍娚涞娜剂狭靠赡鼙绕谕娜剂狭啃?。ECU 20判定哪一個(gè)噴射孔異常并且基于判定結(jié)果實(shí)施適當(dāng)?shù)目刂?。下面將描述ECU 20實(shí)施的異常判定控制。
[0041 ]圖5是圖解了由ECU 20實(shí)施的異常判定控制的一個(gè)示例的流程圖。ECU 20根據(jù)由壓力傳感器PS獲得的缸內(nèi)壓力和表達(dá)式(I)計(jì)算由主噴射導(dǎo)致的放熱率的判定值A(chǔ)和判定值B (步驟S1、S2)。
[0042]然后，ECU20計(jì)算判定值A(chǔ)與判定值B的實(shí)際比值(在下文中，稱(chēng)作實(shí)際比值)，即，通過(guò)用判定值A(chǔ)除以判定值B (步驟S3)獲得的值。實(shí)際比值的大小表示判定值A(chǔ)、B中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的大小。
[0043]然后，ECU20計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)燃料噴射量(步驟S4)。根據(jù)曲柄角傳感器計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并且基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和加速器開(kāi)度來(lái)計(jì)算目標(biāo)燃料噴射量，但是也可以使用其它已知的方法。然后，ECU 20基于計(jì)算得到的目標(biāo)燃料噴射量來(lái)計(jì)算正常范圍(第一預(yù)定值和小于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值)。正常范圍是當(dāng)燃料正常噴射并且以計(jì)算出的目標(biāo)燃料噴射量燃燒時(shí)的判定值A(chǔ)與判定值B的比值的范圍?；诟鶕?jù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)等獲得的結(jié)果事先準(zhǔn)備的映射來(lái)計(jì)算所述正常范圍，所述映射被事先存儲(chǔ)在ECU 20中的ROM等中，并且所述映射至少與目標(biāo)燃料噴射量相關(guān)。這里，所述正常范圍是預(yù)定范圍的一個(gè)示例。步驟S3、S5的順序可以互換。
[0044]E⑶20判定計(jì)算出的實(shí)際比值是否大于第一預(yù)定值(步驟S6)。這里，實(shí)際比值較大的情況表示判定值A(chǔ)相對(duì)于判定值B的大小較大的情況，S卩，判定值B相對(duì)于判定值A(chǔ)的大小較小的情況。實(shí)際比值增大的情況包括判定值B不變化而判定值A(chǔ)變得大于正常值的情況和判定值A(chǔ)不變化而判定值B變得小于正常值。然而，判定值A(chǔ)變得大于正常值的情況表示從噴射孔73、77噴射并且較早地被點(diǎn)火的燃料噴霧的數(shù)量增加，并且難以想象會(huì)發(fā)生這種情況。當(dāng)噴嘴N中的致動(dòng)器等發(fā)生故障時(shí)，從其它噴射孔以及噴射孔73、77噴射的燃料量一致地增加。因此，由于判定值B變得小于正常值，所以認(rèn)為實(shí)際比值變得大于第一預(yù)定值。在這種情況下，認(rèn)為在噴射孔71、75中的至少一個(gè)中發(fā)生了某種異常，從噴射孔71、75噴射的燃料噴霧的量減小或者燃料噴霧的滲透力(penetrat1n)減弱。在這種情況下，相鄰的燃料噴霧可能相互干涉，致使煙霧劣化。
[0045]因此，作為抑制煙霧劣化的處理，ECU20控制高壓栗P，以便增大共軌R中的燃料壓力(步驟S7)。因此，能夠抑制從噴射孔71、75噴射的燃料噴霧的滲透力減弱，并且能夠抑制煙霧劣化。結(jié)果，能夠抑制柴油顆粒捕獲過(guò)濾器由于煙霧劣化而毀壞。
[0046]當(dāng)步驟S6的判定結(jié)果為否定時(shí)，ECU20判定實(shí)際比值是否小于第二預(yù)定值(步驟S8)。這里，實(shí)際比值較小的情況表示判定值A(chǔ)的大小相對(duì)于判定值B較小的情況，即，判定值B的大小相對(duì)于判定值A(chǔ)較大的情況。實(shí)際比值減小的情況包括判定值B不變化而判定值A(chǔ)變得小于正常值的情況和判定值A(chǔ)不變化而判定值B變得大于正常值的情況。然而，判定值B變得大于正常值的情況表示從噴射孔71、75噴射并且較晚地被點(diǎn)火的燃料噴霧的量增加，并且難以想象會(huì)發(fā)生這種情況。因此，由于判定值A(chǔ)變得小于正常值，所以認(rèn)為實(shí)際比值變得小于第二預(yù)定值。在這個(gè)情況下，認(rèn)為在噴射孔73、77中的至少一個(gè)中發(fā)生了某種異常(例如沉積物)，并且從噴射孔73、77噴射的燃料噴霧的量減小或者燃料噴霧的滲透力減弱。在這種情況下，在初始情況下已經(jīng)較早地被點(diǎn)火的燃料噴霧的可燃性可能會(huì)降低。因此，例如在輕負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生失火。
[0047]因此，作為提高燃料的可燃性的處理，ECU20修正在引燃噴射中噴射的燃料量以使其增大(步驟S9)。因此，提高了初步燃燒(其為主燃燒之前的初步燃燒)的放熱率，并且因此能夠抑制失火。煙霧可能會(huì)由于增大引燃噴射中噴射的燃料量而劣化，但是能夠在產(chǎn)生煙霧之前抑制發(fā)動(dòng)機(jī)的失火。
[0048]當(dāng)步驟S8的判定結(jié)果為否定時(shí)，E⑶20結(jié)束這個(gè)控制。以這種方式，E⑶20基于判定值A(chǔ)、B判定燃燒狀態(tài)是正常還是異常，并且當(dāng)判定燃燒狀態(tài)異常時(shí)判定噴射孔71、75側(cè)和噴射孔73、77中的哪一側(cè)出現(xiàn)了異常。ECU 20能夠根據(jù)判定結(jié)果判定實(shí)施抑制失火的控制和抑制煙霧劣化的控制中的哪一個(gè)。這里，步驟S6、S8的順序可以互換。
[0049]在上述實(shí)施例中，所述正常范圍的上限和下限對(duì)應(yīng)于用于判定噴射孔71、75側(cè)和噴射孔73、77側(cè)中的哪一側(cè)出現(xiàn)了異常的不同預(yù)定基準(zhǔn)值。
[0050]如圖4A、4B所示，判定值A(chǔ)可以設(shè)定成這樣的值，所述值是最大值并且還是在預(yù)定曲柄角P C A之前出現(xiàn)的放熱率的極大值，并且是在放熱率的減小率最大時(shí)的放熱率的值。ECU 20判定在實(shí)施主噴射之后并且在預(yù)定曲柄角PCA之前的時(shí)間段內(nèi)是否存在是最大值并且也是放熱率的極大值的值。當(dāng)存在是最大值并且也是放熱率的極大值的值時(shí)，這個(gè)值用作判定值A(chǔ)。當(dāng)不存在是最大值并且也是放熱率的極大值的值時(shí)，ECU 20將放熱率的減小率最大時(shí)的放熱率的值用作判定值A(chǔ)。
[0051]在這個(gè)實(shí)施例中，基于判定值A(chǔ)與判定值B的比值實(shí)施異常判定控制，但是本發(fā)明并不局限于這種構(gòu)造。例如，可以基于判定值B與判定值A(chǔ)的實(shí)際比值來(lái)實(shí)施異常判定控制。這是因?yàn)榕卸ㄖ礏與判定值A(chǔ)的比值也表示判定值A(chǔ)、B中的一個(gè)相比于另一個(gè)的大小。在這種情況下，在正常燃燒時(shí)判定值B與判定值A(chǔ)的比值范圍被計(jì)算為所述正常范圍。當(dāng)實(shí)際比值小于下限時(shí)，實(shí)施步驟S7的處理，而當(dāng)實(shí)際比值大于下限時(shí)，實(shí)施步驟S9的處理。
[0052]可以基于通過(guò)從判定值A(chǔ)、B中的一個(gè)中減去另一個(gè)獲得的值來(lái)實(shí)施異常判定控制。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)從判定值A(chǔ)、B中的一個(gè)中減去另一個(gè)獲得的值也表示判定值A(chǔ)、B中的一個(gè)相比于另一個(gè)的大小。在這種情況下，在正常燃燒時(shí)從判定值A(chǔ)、B中的一個(gè)中減去另一個(gè)獲得的值計(jì)算為所述正常范圍。根據(jù)從判定值A(chǔ)、B中的一個(gè)中減去另一個(gè)獲得的判定值是否實(shí)際上大于上限或者低于下限來(lái)判定異常噴射控制，并且實(shí)施步驟S7或者S9的處理。
[0053]在這個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)基于判定值A(chǔ)、B修正燃料噴射的噴射壓力、噴射的燃料量、噴射定時(shí)中的至少一個(gè)，來(lái)實(shí)施或不實(shí)施提高燃料的可燃性的處理和抑制煙霧劣化的處理中的一個(gè)。
[0054]這里，可以將除了步驟S7之外的處理實(shí)施為抑制煙霧劣化的處理?？梢詫?shí)施控制EGR閥的處理，以便減小EGR流量和增大引入到燃燒室E中的氧氣量?？梢詫?shí)施通過(guò)控制廢氣旁通閥的開(kāi)度來(lái)增大增壓壓力從而增加引入到燃燒室E中的氧氣量的處理?？梢詫?shí)施控制湍流控制閥的開(kāi)度以增強(qiáng)氣缸中的湍流的處理?？梢詫?shí)施減小弓I燃噴射中的燃料噴射量或者減小引燃噴射的次數(shù)的控制?？梢詫?shí)施在一個(gè)燃燒周期中延遲燃料噴射的開(kāi)始時(shí)間的處理。抑制煙霧劣化的處理可以是另一種已知的處理。
[0055]可以將除了步驟S9之外的處理實(shí)施為提高燃料的可燃性的處理。例如，可以實(shí)施使一個(gè)燃燒周期中的主噴射的噴射定時(shí)或燃料噴射的開(kāi)始時(shí)間提前的處理?？梢詫?shí)施通過(guò)控制EGR閥的開(kāi)度以減小開(kāi)度從而減小EGR流量的修正處理?？梢詫?shí)施通過(guò)控制空氣廢氣旁通閥的開(kāi)度以增大增壓壓力從而增大壓縮終點(diǎn)的壓力的控制?？梢詫?shí)施控制湍流控制閥的開(kāi)度以減小氣缸中的湍流的處理?？梢栽囋囋黾右紘娚涞拇螖?shù)的處理?？梢詫?shí)施減小共軌R中的燃料壓力的處理?？梢詫?shí)施暫時(shí)地向預(yù)熱塞供電的處理。提高燃料的可燃性的處理可以是其它已知的處理。
[0056]盡管在上文已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明并不局限于此，并且可以在不背離在所附權(quán)利要求中描述的發(fā)明的精神的前提下以多種形式修改本發(fā)明。
[0057]噴嘴的噴射孔的數(shù)量并不局限于上述實(shí)施例中描述的數(shù)量。噴嘴的噴射孔的數(shù)量?jī)H僅必須為至少兩個(gè)。腔的形狀并不局限于如上所述的橢圓形的形狀。當(dāng)從頂部側(cè)觀察時(shí)，腔的形狀可以是正圓形，并且噴嘴可以位于與腔的中央軸線(xiàn)間隔開(kāi)的位置。即使當(dāng)以這種方式使噴嘴位于與腔的中央軸線(xiàn)間隔開(kāi)的位置時(shí)，噴嘴沿著噴嘴的半徑方向與腔的內(nèi)周側(cè)表面相距的距離也沿著圓周方向變化。
[0058]在上述實(shí)施例中，考慮到放熱率的變化量根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷而變化，如圖4A所示的那樣是放熱率的最大值并且是放熱率的極大值的值或者如圖4B所示的放熱率的減小率最大時(shí)的放熱率的值被計(jì)算為判定值A(chǔ)。然而，根據(jù)諸如內(nèi)燃機(jī)的尺寸、腔的形狀和內(nèi)燃機(jī)的允許操作區(qū)域等的條件，可以認(rèn)為正常燃燒狀態(tài)中的放熱率的變化與圖4A、4B中的僅一個(gè)相同。因此，可以通過(guò)僅將圖4B所示的放熱率的減小率最大時(shí)的放熱率的值用作判定值A(chǔ)來(lái)實(shí)施異常判定控制。可以通過(guò)僅將圖4A所示的最大值用作判定值A(chǔ)來(lái)實(shí)施異常判定結(jié)果。在這種情況下，判定值A(chǔ)僅需要是最大值而不必是極大值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓燃式內(nèi)燃機(jī)包括: 噴嘴，多個(gè)噴射孔沿著所述噴嘴的圓周方向間隔開(kāi)地布置在所述噴嘴中，所述多個(gè)噴射孔包括第一噴射孔和第二噴射孔，所述噴嘴構(gòu)造成將燃料直接噴射到燃燒室;和 活塞，所述活塞設(shè)置有腔，所述腔構(gòu)造成使得i)從所述第一噴射孔至所述腔的內(nèi)周表面的距離大于從任何其它噴射孔至所述腔的所述內(nèi)周表面的距離以及ii)從所述第二噴射孔至所述腔的所述內(nèi)周表面的距離小于從任何其它噴射孔至所述腔的所述內(nèi)周表面的距離，所述控制裝置包括: 電子控制單元，所述電子控制單元構(gòu)造成: a)檢測(cè)所述燃燒室中的放熱率;和 b)基于放熱率的第一半判定值和放熱率的第二半判定值之間的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的大小來(lái)判定所述第一噴射孔和所述第二噴射孔中的哪一個(gè)出現(xiàn)異常，所述第一半判定值是在主噴射中從所述第二噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之后并且在從所述第一噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之前的所述放熱率的最大值，所述第二半判定值是在從所述第一噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之后的所述放熱率的最大值。2.一種用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓燃式內(nèi)燃機(jī)包括: 噴嘴，多個(gè)噴射孔沿著所述噴嘴的圓周方向間隔開(kāi)地布置在所述噴嘴中，所述多個(gè)噴射孔包括第一噴射孔和第二噴射孔，所述噴嘴構(gòu)造成將燃料直接噴射到燃燒室;和 活塞，所述活塞設(shè)置有腔，所述腔構(gòu)造成使得i)從所述第一噴射孔至所述腔的內(nèi)周表面的距離大于從任何其它噴射孔至所述腔的所述內(nèi)周表面的距離以及ii)從所述第二噴射孔至所述腔的所述內(nèi)周表面的距離小于從任何其它噴射孔至所述腔的所述內(nèi)周表面的距離，所述控制裝置包括: 電子控制單元，所述電子控制單元構(gòu)造成: a)檢測(cè)所述燃燒室中的放熱率;和 b)基于放熱率的第一半判定值和放熱率的第二半判定值之間的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的大小來(lái)判定所述第一噴射孔和所述第二噴射孔中的哪一個(gè)出現(xiàn)異常，所述第一半判定值是在主噴射中從所述第二噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之后并且在從所述第一噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之前，當(dāng)所述放熱率的減小率最大時(shí)的所述放熱率的值，并且，所述第二半判定值是在從所述第一噴射孔噴射的燃料噴霧被點(diǎn)火之后的所述放熱率的最大值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其中，所述電子控制單元構(gòu)造成在所述第一半判定值相對(duì)于所述第二半判定值的大小大于第一預(yù)定值時(shí)判定所述第一噴射孔異常，并且 其中，所述電子控制單元構(gòu)造成在所述第一半判定值相對(duì)于所述第二半判定值的大小小于第二預(yù)定值時(shí)判定所述第二噴射孔異常，所述第二預(yù)定值小于所述第一預(yù)定值。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其中，所述電子控制單元構(gòu)造成在所述第二半判定值相對(duì)于所述第一半判定值的大小大于第一預(yù)定值時(shí)判定所述第二噴射孔異常，并且 其中，所述電子控制單元構(gòu)造成在所述第二半判定值相對(duì)于所述第一半判定值的大小小于第二預(yù)定值時(shí)判定所述第一噴射孔異常，所述第二預(yù)定值小于所述第一預(yù)定值。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其中，所述電子控制單元構(gòu)造成在所述電子控制單元判定所述第一噴射孔異常時(shí)實(shí)施抑制煙霧產(chǎn)生的處理。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其中，所述電子控制單元構(gòu)造成在判定所述第二噴射孔異常時(shí)實(shí)施提高燃料的可燃性的處理。
【文檔編號(hào)】F02B23/06GK105940209SQ201580005104
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日
【發(fā)明人】小野智幸
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社