CN100376776C - 内燃机的燃烧控制 - Google Patents

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Abstract

发明人发明的燃烧控制装置，可通过集中关注燃油的十六烷值和比重的关系，并根据燃油比重校正燃烧控制，而不管内燃机(1)燃油的十六烷值如何，都可来对燃烧进行优化。该燃烧控制装置包括用于检测燃油比重的传感器(7，32，36，37)，用于调整与内燃机(1)燃烧有关的要素如燃油喷射，压缩结束时气缸内温度和进气涡流(15，19，27，51)的装置，和一控制器(21)，该控制器(21)被编程以根据燃油比重校正要素的目标值(S414，S424，S430)并控制该调整装置以实现校正后的目标值(S415，S425，S430)。

Description

内燃机的燃烧控制
技术领域
本发明涉及内燃机的燃烧控制。
背景技术
1991年的日本专利实开平3-45181公开了一种检测轻油中十六烷值并根据该值控制柴油机的燃油喷射正时的传感器，其中轻油指柴油机使用的基于燃油粘度的燃油。该现有技术表明，十六烷值越高，轻油的粘度越高。
发明内容
本发明的发明人研究了在日本市场上可买到的各种轻油的比重和十六烷值，比重和芳烃含量，粘度和十六烷值之间的关系。图2-4所示为研究结果。
发明人还研究了比重和十六烷值，比重和10％蒸馏点，比重和芳烃含量，比重和在日本市场上可买到的某一恒定量的各种汽油的发热量之间的关系。图12-15所示为研究结果。
如图4所示，根据发明人的研究结果，没有发现轻油的粘度和十六烷值之间具有明显的关系。
如图2所示，根据发明人对轻油的研究结果，轻油的十六烷值与其比重成反比而减少。如图3所示，随着芳烃含量增加，比重也升高。
如图12所示，根据发明人对汽油的研究结果，燃油的辛烷值与其比重成正比而增加。在此，辛烷值具有图示与十六烷值相反的特性。如图13所示，比重越低，10％蒸馏点越高。10％蒸馏点高意味着蒸馏温度低或者蒸发度高。如图14所示，汽油比重越高，芳烃含量增加的越多。对于芳烃来说，碳氢化合物的组分比较小，所以含有大量芳烃的汽油具有低的发热量。由此，如图15所示，汽油比重越高，发热量越小。该斜率与轻油的相同。
对于柴油机或汽油机来说，为得到理想的燃烧条件，将进行燃油喷射控制，压缩结束时气缸内温度和涡流控制。这些控制会因燃油十六烷值的不同而产生影响，并且即使将优化后用作参考燃油的控制值用到具有与参考燃油不同的十六烷值的燃油中，也不会得到理想的结果。
因此本发明的一个目的就是根据燃油的不同优化这些燃烧控制。
为达到上述目的，本发明提供了一种内燃机燃烧控制装置，包括一燃烧调整装置，用于调整与内燃机燃烧有关的要素，一传感器，用于检测与内燃机燃烧所用燃油比重有关的参数，和一可编程序控制器，用于控制燃烧调整装置。
根据该参数，该控制器被编程来校正已相对参考燃油确定的要素的目标值，并控制燃烧调整装置以实现目标值。
本发明还提供了了内燃机的燃烧控制方法。该方法包括，确定内燃机所用燃油的比重，根据燃油的该比重校正已相对参考燃油确定的要素的目标值，和控制燃烧调整装置以实现目标值。
本发明的详细描述和其他特点与优点将在后面的说明书中阐述，并图示于附图中。
附图说明
图1是按照本发明的内燃机燃烧控制装置的示意图。
图2是发明人研究的在日本市场上可买到的轻油的比重和十六烷值之间关系的示意图。
图3是发明人研究的在日本市场上可买到的轻油的比重和芳烃含量之间关系的示意图。
图4是发明人研究的在日本市场上可买到的轻油的粘度和十六烷值之间关系的示意图。
图5是发明人分析的柴油机的燃油比重，预喷射量和碳氢化合物排放量之间关系的示意图。
图6A-6C是发明人确认的燃油比重和气缸发热量之间关系的示意图。
图7是按照本发明的由控制器执行的柴油机燃烧控制主程序的流程图。
图8是由控制器执行的燃油比重检测子程序的流程图。
图9是由控制器执行的燃烧控制子程序的流程图。
图10是由控制器执行的燃油喷射控制子程序的流程图。
图11由控制器执行的压缩结束时气缸内温度控制子程序的流程图。
图12是发明人研究的在日本市场上可买到的汽油的比重和十六烷值之间关系的示意图。
图13是发明人研究的在日本市场上可买到的汽油的比重和10％蒸馏点之间关系的示意图。
图14是发明人研究的在日本市场上可买到的汽油的比重和芳烃含量之间关系的示意图。
图15是发明人研究的在日本市场上可买到的汽油的粘度和发热量之间关系的示意图。
具体实施方式
参见图1，一车用多缸柴油机1使用共轨型燃油喷射装置10将燃油喷射到从进气通道3吸入的空气中，从而在各个气缸产生空气-燃油混合物，并通过压缩点火引燃该空气-燃油混合物。然后燃烧气体从排气通道2排出作为排气。
排气通道2内的部分排气通过一排气再循环(EGR)通道4返回进气通道3的收集器3a。EGR通道4内有一EGR阀6。EGR阀6由响应于控制器21的控制信号的步进电机5来驱动，且阀门开度可变，这样可以得到根据发动机1运行状态的目标EGR率。当发动机1的燃油燃烧温度升高时，氮氧化物(NOx)的产生量也随着增加。排气再循环对抑制燃烧温度具有理想的效果。
共轨型燃油喷射装置10包括油箱11，供油泵12，共轨13和各个气缸的燃油喷嘴。供油泵12通过供油管道16从油箱11抽取轻油，并对其加压供给共轨13。共轨13有一压力腔，通过三通电磁阀15将燃油以固定油压供给各个气缸的燃油喷嘴。
三通阀15是一种针阀。在关闭状态下，该针阀落于阀座上，在导通状态下，该针阀抬起时燃油喷嘴喷射燃油。三通阀15从关闭到导通的转换时间决定着燃油喷射开始时间，而导通时间决定着燃油喷射量。如果共轨13的压力是固定的，随着燃油喷射量的增加，导通时间也变长。
共轨型燃油喷射装置10可由美国专利No.6247311得到。
改变通往燃油喷嘴的油管横截面的阀进一步连接到三通阀15上。燃油喷射时的初始燃油喷射速率随阀门开度而变化。
为控制共轨13的压力，供油泵12排出的部分燃油通过单向阀18上的回流管道17返回供油管道16。压力控制阀19位于回流管道17上。
根据控制器21提供的任务(duty)控制信号，压力控制阀19改变回流管道17的流动面积。因此，供油泵12供给共轨13的油量和共轨13的压力都会有所变化。根据发动机1的运行状态可以预先确定共轨压力的目标值。控制器21执行压力控制阀19的反馈控制，这样压力传感器34检测到的真实共轨压力可以与目标值相一致。
柴油机1具有一可变形涡轮增压器25，用于对吸入空气增压。该可变形涡轮增压器25包括排气涡轮机26和压缩机29，该排气涡轮机26位于排气通道2的EGR管道4连接部的下游，该压缩机29位于进气通道3中。当由排气通道2排出的气体的能量使排气涡轮机26旋转而驱动压缩机29时，可变几何参数涡轮增压器25对进气通道3中的空气增压。
一可变喷嘴27位于排气涡轮机26的进口处。可变喷嘴27的开度由致动器28根据控制器21的信号进行调节。可变喷嘴27开度的变化会使进入排气涡轮机26的排气流量随之变化。控制器21根据柴油机1的转速控制改变该可变喷嘴27的开度，这样可以在柴油机1的低转速区域得到预定的增压压力。特别地，在柴油机1的低转速区域，可变喷嘴27的开度减小而进入排气涡轮机26的排气流速增大，在高转速区域，该可变喷嘴27的开度增大而排气流入阻力减小。
致动器28包括膜片致动器和压力控制阀，该膜片致动器响应于控制压力驱动可变喷嘴27，压力控制阀调整提供给膜片致动器的控制压力。控制器21产生任务控制信号，这样可变喷嘴27的真实开度与喷嘴目标开度相一致，并且通过将任务信号输出给压力控制阀来控制可变喷嘴27的阀的开度。
排气净化控制装置41包括位于排气涡轮机26的排气通道2下游的氧化催化剂和NOx捕获催化剂。当柴油机1进行过量空气系数大于1.0的稀薄燃烧时，NOx捕获催化剂将捕获排放的排气中的氮氧化物(NOx)，而当柴油机1进行过量空气系数小于1.0的富油燃烧时，或者按理论空燃比燃烧时，捕获的NOx将由排气中作为还原剂的烃类(HC)和一氧化碳(CO)来还原。当NOx捕获催化剂对NOx的捕获量达到所允许范围的上限时，为了还原和净化捕获的NOx，控制器21控制空气-燃油混合物的过量空气系数，使柴油机1可进行富油燃烧。
只有涡轮增压器25时，要达到富油燃烧或理论空然比的燃烧几乎是不可能的。因此，在给进气通道3内直接在收集器3a的上游设置一进气节流阀45。该进气节流阀45由膜片致动器46根据压力控制阀的控制压力来驱动。该致动器46结构上类似于可变喷嘴27的致动器28，并根据控制器21的任务控制信号进行工作。
各个气缸内具有涡流控制阀51。涡流控制阀51是减少柴油机1的进气横截面的阀，通过减少进气横截面增加进气流的流速，这样能促进燃烧室内气体的运动，从而提高空气-燃油混合物的燃烧速率。该涡流控制阀51可由美国专利No.6370870得知。
涡流控制阀51由结构上类似于EGR阀6的步进电机5的步进电机来驱动。控制器21根据柴油机1的转速和负荷向步进电机输出信号，因此可以控制涡流控制阀51的开度。
控制器21包括一具有中央处理器(CPU)，只读存储器(ROM)，随机存储器(RAM)和输入/输出接口(I/O接口)的微型计算机。控制器也可具有多个微型计算机。
为使控制器进行各种的控制，将检测柴油机1运行状况的各个传感器的信号作为检测数据输入给控制器21。
这些传器包括水温传感器31，用于检测柴油机1的冷却水温度Tw，曲轴转角传感器，用于检测柴油机1的转速Ne，气缸识别传感器33，用于辨别哪个气缸正在进行哪个活塞冲程，并输出相应的气缸识别信号Cyl，压力传感器34，用于检测共轨13的燃油压力PCR，空气流量计7，用于检测进气通道3中的进气流量Qa，温度传感器35，用于检测共轨13的燃油温度TF，加速器踏板下压传感器36，用于通过加速器踏板下压量来检测柴油机1的负荷L，空燃比率传感器37，用于检测排气中的氧浓度O2。
由控制器21执行的控制中，只有三个控制与本发明相关，即预喷射控制，压缩结束时气缸内温度控制和涡流控制。当柴油机1处于低温工作状态下时，所有这些控制都是为了减少碳氢化合物(HC)的产生量。
预喷射控制是关于燃油喷射正时和燃油喷嘴喷射量的控制。之所以被称为预喷射是因为在射主喷射，即普通喷射，之前燃油喷嘴先喷出少量燃油。对喷射正时和该预喷射的喷射量的控制是预喷射控制。当柴油机1处于低温运行时，适当地进行预喷射具有减少碳氢化合物(HC)排放量的效果。
压缩结束时气缸内温度控制也就是压缩的空气-燃油混合物在各个气缸的压缩上止点时对温度的控制。压缩结束时气缸内的温度可由以下方法提高：增加柴油机1的进气流量，临时降低柴油机1冷却装置的冷却能力，加热柴油机1的吸入空气，或通过辉光灯在柴油机1启动后持续加热，也叫做“后热(after-glow)”。
当柴油机1处于低温时提高压缩结束时气缸内的温度，具有减少碳氢化合物(HC)排放量的效果。
涡流控制即对涡流控制阀50开度的控制。通过关闭涡流控制阀50，在气缸内形成进气涡流，当柴油机1处于低温时可达到减少碳氢化合物(HC)排放量的效果。
当柴油机1处于低温运行时，这三种控制对于减少碳氢化龋物(HC)排放量具有几乎等效的效果。因此，当柴油机1处于低温运行时，可以通过执行其中的至少一种控制来减少碳氢化合物(HC)的排放量。
如上所述，发明人发现把这些控制一律应用到不同比重的燃油中时，并不一定会得到理想的减少碳氢化合物(HC)的排放量的效果。
因此本发明将根据燃油比重来进行这些控制。
该控制将参照图7-11来详细说明。在该实施例中，假定执行全部这三种控制，即燃油喷射控制，压缩结束时气缸内温度控制和涡流控制。在下面的描述中，这些控制统称为燃烧控制。
图7表示由控制器21执行的燃烧控制主程序。在柴油机1运行期间该程序每隔10毫秒执行一次。
控制器21，首先在步骤S100，读取冷却水温度Tw，转速Ne，气缸识别信号Cyl，共轨压力PCR，进气流量Qa，共轨燃油温度TF，负荷L和排气中的氧浓度O2。
在下一个步骤S200，控制器21根据所读取数据控制共轨压力。
特别地，控制器21根据柴油机1的转速Ne和负荷L查找事先存储在其存储器(ROM)中的目标参考压力图表，并计算共轨13的目标参考压力PCR0。控制器21执行压力控制阀19开度的反馈控制，这样共轨压力PCR就与目标参考压力PCR0相一致。
在下一个步骤S300，控制器21检测燃油的比重，在最后一个步骤S400，根据该燃油比重进行柴油机1的燃烧控制。燃烧控制即燃油喷射控制，压缩结束时气缸内温度控制和涡流控制。处理完步骤S400后，控制器21使程序结束。
在步骤S300中对燃油比重的检测通过执行图8所示的子程序来完成。
参见图8，首先在步骤S310，控制器21通过查找预先存储在控制器21的存储器(ROM)中的气缸进气量图表根据柴油机1的气流量Qa和转速Ne计算气缸进气量Qair。
在下一个步骤S320，控制器21根据柴油机1的转速Ne和负荷L通过查找预先存储在其存储器(ROM)中的喷射量图表，来确定由燃油喷嘴喷射到各个气缸的主喷射量Qmain和预喷射量Qpilot。
这些喷射量表示为参考燃油量。
如上所述，燃油喷射量对应于三通阀15的导通时间。因此，在控制器21的存储器(ROM)中存储三通阀15的持续导通时间图表而不是喷射量图表也是可能的。这样，根据该持续时间图表计算主喷射周期Mperiod和预喷射周期Pperiod，通过查找另一个换算图表来将喷射周期换算成喷射量，该换算图表根据共轨13的压力PCR得到。
在下一个步骤S330，控制器21通过查找存储在其存储器(ROM)中的空燃比图表得到的排气中氧浓度O2来计算气缸21中燃烧的空气-燃油混合物的空燃比AFreal。
步骤S310-S330的处理属已有技术。
在下一个步骤S340，控制器21确定柴油机1的运行状态是否适合检测燃油比重。
柴油机1进行排气再循环(EGR)以减少氮氧化物(NOx)的产生量。EGR减少排气中的氧浓度，所以会给根据步骤S330的排气中氧浓度O2计算出的燃烧空气-燃油混合物的空燃比AFreal引入误差。该误差可以得到校正，但是要避免所检测的空燃比AFreal的低精度是不可能的。最好在不进行EGR时检测燃油的比重。
所以在步骤S340要确定是否正在进行EGR，当没有正在进行EGR时，可以确定柴油机1的运行状态是适于检测燃油比重的。当柴油机1的运行状态不适于检测燃油比重时，控制器21立即结束该子程序。
当柴油机1的运行状态适于检测燃油比重时，在步骤S350，控制器21用公式(1)计算喷射燃油的比重Gmain，用公式(2)计算喷射燃油的真实比重Gfuel。
Gmain＝Qair/AFreal    (1)
Gfuel＝Gmain/Qmain    (2)
在下一个步骤S360，控制器21给燃油的真实比重Gfuel增加一个温度校正。为达到该目的，控制器21根据共轨燃油温度TF查找预先存储在存储器(ROM)中的比重换算图表，并将该真实比重Gfuel换算成参考状态的比重Gstd。参考状态是指大气压下20摄氏度的状态。由于这个校正，检测真实比重Gfuel时，当共轨燃油温度TF高于20摄氏度时，比重Gstd的值通过给真实比重Gfuel提供一个正校正得到。检测真实比重Gfuel时，当共轨燃油温度TF低于20摄氏度时，比重Gstd的值通过给真实比重Gfuel提供一个负校正得到。在步骤S360完成参考状态下对比重Gstd的计算后，控制器21使子程序结束。
接下来，将结合图9对图7中步骤S400执行的柴油机1的燃烧控制进行说明。
如上所述，柴油机1的燃烧控制包括燃油喷射控制，压缩结束时气缸内温度控制和涡流控制。这些控制由基于柴油机1运行状态的其它程序分别设定的专有控制执行标记来进行。具体地说，当控制执行标记设置为1时，控制器21执行相应的控制，当控制执行标记设置为0时，就跳过相应的控制。步骤S440，S420和S460决定各个控制执行标记。
在步骤S440，控制器21首先确定燃油喷射控制执行标记是否置1。当燃油喷射控制执行标记置1时，在步骤S410，控制器21利用图10中的子程序进行燃油喷射控制。处理完步骤S410后，控制器21执行步骤S450。当燃油喷射控制执行标记不置1时，控制器21跳过步骤S410并执行步骤S450。
在步骤S450，控制器21确定压缩结束时气缸内温度控制执行标记是否置1.当压缩结束时气缸内温度控制执行标记置1时，在步骤S420，控制器21利用图11中的子程序进行压缩结束时气缸内温度控制。处理完步骤S420后，控制器21执行步骤S460。当压缩结束时气缸内温度控制执行标记不置1时，控制器21跳过步骤S420并执行步骤S460。
在步骤S460，控制器21确定涡流控制标记是否置1。当涡流控制标记置1时，在步骤S430，控制器21执行以下的涡流控制。具体地说，控制器21根据柴油机1的转速Ne和负荷L通过查找预先存储在存储器(ROM)中的目标涡流比图表来计算目标涡流比。该目标涡流比图表被设定为参考燃油以控制碳氢化合物(HC)的产生量。不依赖于转速Ne和负荷L而把目标涡流比设为固定值也是可能的。
随后的处理根据参考状态下燃油比重Gstd的计算是否由基于图8中燃油比重检测子程序的真实比重Gfuel的检测来执行而不同。
具体地说，当执行参考状态下燃油比重Gstd的计算时，控制器21根据燃油比重Gstd和冷却水温度Tw通过查找预先存储在存储器(ROM)中的三维目标涡流比校正图表来校正目标涡流比。
另一方面，当不执行参考状态下燃油比重Gstd的计算时，控制器21只根据冷却水温度Tw通过查找预先存储在存储器(ROM)中的二维目标涡流比校正图表来校正目标涡流比。
在这两个图表中，当冷却水温度Tw较低时，执行目标涡流比的正校正。在基于燃油比重Gstd和冷却水温度Tw的图表中，当燃油比重Gstd比参考燃油的比重高时，执行目标涡流比的正校正(increase correction)。
这些图表也可以是规定了目标涡流比的校正系数而不是校正值的图表。
控制器21减少涡流控制阀51的开度以实现以该种方式被正校正的目标涡流比的校正值。由于该控制，甚至当使用与参考燃油具有不同比重的燃油时，在柴油机1启动或预热时燃油消耗的经济性和对碳氢化合物(HC)产生的抑制，都成为可能。
接下来将参照图10说明步骤S410中控制器21执行的燃油喷射控制子程序。
首先在步骤S411，控制器21通过查找预先存储在存储器(ROM)中的燃油喷射图表根据转速Ne和负荷L来确定燃油喷嘴供给各个气缸的预喷射燃油量，预喷射正时，主喷射的初始燃油喷射速率和主喷射的燃油喷射压力。
尽管本发明的燃油喷射控制可以应用于控制上述四个参数中至少一个的燃烧控制装置中，在此，也可控制全部四个参数。
燃油喷射图表规定的这四个参数都基于参考燃油而设定。因此，如果使用不同比重的燃油，这些参数将根据参考燃油和所使用燃油间的比重差来校正。基本上，如果使用比参考燃油比重高的燃油，将沿促进燃烧的方向来校正参数，如果使用比参考燃油比重低的燃油，将沿抑制燃烧的方向来校正参数。
为执行该校正，在步骤S412，控制器21判断是否在刚执行的图8中的燃油比重检测子程序中，进行了根据检测的真实比重Gfuel在参考状态下的燃油比重Gstd的计算。
在刚执行的图8中的燃油比重检测子程序中，在参考状态下，根据检测的真实比重Gfuel，控制器21首先判断是否执行燃油比重Gstd的计算。
当该判断的结果为否时，在步骤S413，控制器21根据柴油机1的冷却水温度Tw通过查找预先存储在存储器(ROM)中的二维燃油喷射校正系数图表来确定燃油喷射校正系数K_TWINJ1。当冷却水温度Tw下降时，由燃油喷射校正系数图表给出的燃油喷射校正系数K_TWINJ1具有以下特性，增加对预喷射量的校正，延迟对预喷射正时的校正，增加对主喷射初始燃油喷射速率的校正和增加对主喷射燃油喷射压力的校正。该特性具有抑制碳氢化合物(HC)产生量增加的效果，甚至当冷却水温度Tw较低时也是如此。
在步骤S413完成对燃油喷射校正系数K_TWINJ1的确定后，控制器21进行步骤S415的处理。
另一方面，当步骤S412的判断结果为是时，在步骤S414，控制器21根据参考状态下冷却水温度Tw和燃油比重Gstd通过查找预先存储在存储器(ROM)中的三维燃油喷射校正系数图表来计算燃油喷射校正系数K_DINJ1。
由该图表提供的燃油喷射校正系数K_DINJ1具有以下特性。
首先，关于冷却水温度Tw，它具有与步骤S413中计算的燃油喷射校正系数K_TWINJ1相同的特性。具体地说，它具有以下特性，当冷却水温度Tw下降时，增加对预喷射量的校正，延迟对预喷射正时的校正，增加对主喷射初始燃油喷射速率的校正和增加对主喷射燃油喷射压力的校正。
另外，燃油喷射校正系数K_DINJ1具有以下特性，当参考状态下的燃油比重Gstd超过参考燃油的比重时，增加对预喷射量的校正，延迟对预喷射正时的校正，增加对主喷射初始燃油喷射速率的校正和增加对主喷射燃油喷射压力的校正。
在步骤S414完成对燃油喷射校正系数K_DINJ1的确定后，控制器21进行步骤S415的处理。
在步骤S415，控制器21利用燃油喷射校正系数K_TWINJ1或燃油喷射校正系数K_DINJ1来校正预喷射量，预喷射正时，主喷射的初始燃油喷射速率和主喷射的燃油喷射压力。
控制器21控制三通阀15以实现校正后的预喷射量和预喷射正时。控制器21进一步控制固定到三通阀15的阀的阀开度以实现校正后的主喷射初始燃油喷射速率。另外，控制器21通过压力控制阀19控制共轨13的燃油压力以实现校正后的主喷射燃油喷射压力。
完成对步骤S415的处理后，控制器21结束子程序。
接下来将参照图11来说明在步骤S420中控制器21执行的压缩结束时气缸内温度控制子程序。
在步骤S421，控制器21首先通过查找预先存储在存储器(ROM)中的压缩结束时气缸内目标温度图表根据柴油机1的转速Ne和负荷L来计算压缩结束时气缸内目标温度。该压缩结束时气缸内目标温度图表基于参考燃油而设定。
在下一个步骤S422，控制器21判断是否在刚执行的图8中的燃油比重检测子程序中，进行了根据检测的真实比重Gfuel在参考状态下的燃油比重Gstd的计算。
如果该判断的结果为否，在步骤S423，控制器21根据柴油机1的冷却水温度Tw通过查找预先存储在存储器(ROM)中的二维压缩结束时气缸内温度校正系数图表来确定压缩结束时气缸内温度校正系数K_TWINJ2。
当冷却水温度Tw下降时，由该压缩结束时气缸内温度校正系数图表给出的压缩结束时气缸内温度校正系数K_TWINJ2，通过增加压缩结束时气缸内温度来执行一个抑制作用以使得甚至当冷却水温度Tw较低时碳氢化合物(HC)的产生量也不会增加。
在步骤S423完成对压缩结束时气缸内温度校正系数K_TWINJ2的确定后，控制器21进行步骤S425的处理。
另一方面，如果步骤S422的判断结果为是，在步骤S424，控制器21根据参考状态下冷却水温度Tw和燃油比重Gstd通过查找预先存储在存储器(ROM)中的三维压缩结束时气缸内温度校正系数图表来计算压缩结束时气缸内温度校正系数K_DINJ2。
该图表提供的压缩结束时气缸内温度校正系数K_DINJ2具有以下特性。
首先，关于冷却水温度Tw，它具有与步骤S423中计算的TWINJ2相同的特性。具体地说，压缩结束时气缸内温度随冷却水温度Tw的降低而增加。
另外，压缩结束时气缸内温度校正系数K_DINJ2具有以下特性，当参考状态的燃油比重Gstd超过参考燃油的比重时，增加压缩结束时气缸内温度。
在步骤S424完成对压缩结束时气缸内温度校正系数K_DINJ2的确定后，控制器21进行步骤S425的处理。
在步骤S425，控制器21利用压缩结束时气缸内温度校正系数K_TWINJ2或压缩结束时气缸内温度校正系数K_DINJ2校正压缩结束时气缸内目标温度。
控制器21也减少可变几何参数涡轮增压器25的可变喷嘴27的开度来增加增压压力和增加柴油机1的进气量，以实现校正后的压缩结束时气缸内目标温度。
由于柴油机1进气量的增加或进气温度的增加，压缩结束时气缸内温度随着增加。因此，除了改变可变形涡轮增压器25的增压压力外，压缩结束时气缸内温度还可由其它各种方法来增加。对于具有可改变压缩比的机构的发动机来说，可通过增加压缩比来增加压缩结束温度。对于具有使用冷却剂的进气冷却装置(例如中冷器或EGR气冷器)的发动机，可通过减少冷却剂再循环比来增加压缩结束温度。对于具有空气加热装置的发动机，可通过加热空气来增加压缩结束温度。对于具有“后热装置”的发动机，可通过应用该“后热装置”来增加压缩结束温度。
完成对步骤S425的处理后，控制器21结束子程序。
如上所述，根据本发明，检测内燃机所用燃油的比重并按照所检测的比重进行燃烧控制，这样对于所用燃油来说发动机的燃烧状态总是处于最佳。因此，发动机的排气成分得以改进，并获得减少燃油消耗的理想效果。
图5是发明人作出的基于柴油机预喷射量和碳氢化合物(HC)排放量之间关系的燃油比重效果的分析结果。在此，参考状态下具有最低比重的燃油被确定为参考燃油。图中虚线所示为当使用参考燃油时预喷射量和HC排放量之间的关系。当使用比参考燃油比重高的燃油时，在预喷射量低于q2的区域内，燃油点火性能下降而HC排放量增加。
图6A-6C是发明人确认的燃油比重和气缸发热量之间关系的示意图。利用图5中的参考燃油，当进行图6A所示喷射量q1的预喷射时，预喷射所喷射燃油的燃烧在主喷射所喷射燃油的燃烧之前进行。也就是说，很清楚地，由于预喷射燃油的燃烧会产生一个产热峰值，并且由于主喷射燃油的燃烧也会产生一个产热峰值。
当使用比相应于图5实线的参考燃油比重高的燃油进行预喷射，而与参考燃油具有相同喷射量和喷射正时的时候，由于预喷射燃油的燃烧产生的峰值和由于主喷射燃油的燃烧产生的产热峰值之间的界限会变得模糊。这是由于如果使用高比重的燃油，预喷射燃油的燃烧开始正时会被延迟。预喷射燃油燃烧开始正时的延迟会导致HC排放量的增加，如图5所示。
当燃油比重比参考燃油高时，在步骤S415，本实施例的燃烧控制装置将利用燃油喷射校正系数K_DINJ1对预喷射量进行正校正并对预喷射正时进行延迟校正。当预喷射量如图5所示从q1增加到q2时，气缸内发热量有两个峰值，如图6C所示。这就意味着通过增加预喷射量，预喷射燃油的燃烧状态得以提高。同样，预喷射正时的延迟会导预喷射燃油的燃烧开始接近于压缩上止点，并改善低十六烷值燃油的点火性能，即低点火势能。
同样地，在步骤S415，燃烧控制装置利用燃油喷射校正系数K_DINJ1来增加初始燃油喷射速率和主喷射燃油的燃油喷射压力，而在步骤S425，利用压缩结束时气缸内温度校正系数K_DINJ2来提高压缩结束对气缸内温度。这些方式中的每种都有助于喷射燃油的点火。在步骤S430，燃烧控制装置同样会增强进气涡流。由于进气涡流的增强，所喷射的燃油主要分布于燃烧室中央附近，HC排放量相应地减少。
因此，甚至当使用高比重的燃油时，也可实现如使用参考燃油时的理想燃烧，并且HC排放量和燃油消耗可被限制在与使用参考燃油同样的水平。
如上所述，对于该燃烧控制装置，将根据燃油的比重来校正燃油喷射控制，压缩结束时气缸内温度控制和涡流控制，但是并不一定绝对必须地根据燃油比重校正所有这些控制。通过依照燃油比重校正这些控制中的一个或两个，对于不同十六烷值的燃油来说，燃烧状态总是可以达到最佳。
Tokugan于2003年4月2日提交的日本专利2003-99232的内容在此作为参考并结合在本文中。
尽管参照本发明的某些实施例对本发明进行了上述描述，但本发明并不限于上述的实施例。在各权利要求所限定的范围内，本领域普通技术人员可对上述实施例进行种修改和改变化。
例如，在本实施例中，从传感器7，32，36，37的输入数据判断燃油比重。然而本发明不限于判断燃油比重的方法。当加油时，以下方法也是可能的，例如，手动输入或通过通信装置给控制器21传输燃油比重。
在本实施例中，图9-11中的程序或子程序使用冷却水温度Tw来作为表示柴油机1的温度。利用润滑油温度，燃烧室温度或气缸盖温度代替冷却水温度Tw来作为表示柴油机1的温度同样是可能的。
在本实施例中，利用图8的子程序来进行图7中步骤S300燃油比重的测定，然而直接用传感器代替图8的子程序来测定燃油比重同样是可能的。
在本实施例中，尽管把燃油比重作为参数来进行燃烧控制，也可通过应用图2所示关系由燃油比重来计算燃油的十六烷值，且基于该十六烷值进行燃烧控制。根据发明人的研究，通过燃油比重计算的燃油十六烷值，比通过现有技术中根据燃油粘度计算的十六烷值，具有更高的精度。
根据本实施例，本发明已应用于柴油机，但也可应用于汽油机。

Claims (11)

1.一种内燃机(1)的燃烧控制装置，包括：
燃烧调整装置(15，19，25，51)，用于调整内燃机(1)的与燃烧有关的要素；
传感器(7，32，36，37)，用于检测与内燃机(1)所用燃油的比重有关的参数；和
可编程控制器(21)，被编程以用于：
根据参数(S414，S424，S430)，校正已相对参考燃油确定的要素的目标值；和
控制燃烧调整装置(15，19，25，51)以实现该目标值(S415，S425，S430)，
其中与燃烧有关的要素是燃油喷射，且燃烧调整装置(15，19，25，51)是用于调整该燃油喷射的装置(15，19)，
燃油喷射调整装置(15，19)包括阀(15)，其中阀(15)用于控制燃油的预喷射量和预喷射正时，可编程控制器(21)被进一步编程为当燃油比重比参考燃油的比重高时，控制阀(15)从而增加预喷射量和延迟预喷射正时(S414)。
2.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中燃油喷射调整装置(15，19)还包括压力控制阀(19)，压力控制阀(19)用于控制燃油喷射压力，可编程控制器(21)被进一步编程为当燃油比重比参考燃油的比重高时，控制该压力控制阀(19)，从而增加燃油喷射压力(S414)。
3.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中与燃烧有关的要素是压缩结束时气缸内温度，且燃烧调整装置(15，19，25，51)是用于调整压缩结束时气缸内温度的装置(25)。
4.如权利要求3所述的燃烧控制装置，其中压缩结束时气缸内温度调整装置(25)包括用于对内燃机进气空气增压的涡轮增压器(25)，该涡轮增压器(25)包括一可变喷嘴(27)，并根据可变喷嘴(27)开度的减少来增加对进气空气的增压压力，该可编程控制器(21)被进一步编程为当燃油比重比参考燃油(S424)的比重高时，减少该可变喷嘴(27)的开度。
5.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中与燃烧有关的要素是进气涡流，且燃烧调整装置(15，19，25，51)为用于调整进气涡流的装置(51)。
6.如权利要求5所述的燃烧控制装置，其中进气涡流调整装置(51)包括涡流控制阀(51)，该涡流控制阀用于对内燃机(1)的进气横截面进行控制，可编程控制器(21)被进一步编程为当燃油比重比参考燃油(S424)的比重高时，减少该涡流控制阀(51)的开度。
7.如权利要求1-6任一所述的燃烧控制装置，其中传感器(7，32，36，37)包括用于检测内燃机(1)的进气流量的传感器(7)，用于检测内燃机(1)的转速的传感器(32)，用于检测内燃机(1)的负荷的传感器(36)，用于检测内燃机(1)的排气氧浓度的传感器(37)，并且可编程控制器(21)被进一步编程用以：
根据内燃机(1)的转速和负荷确定的参考燃油质量，来给内燃机提供燃油(S320)；
根据内燃机(1)的进气流量和转速，计算出内燃机(1)燃烧的空气-燃油混合物的空气量(S310)；
根据排气的氧浓度计算出内燃机(1)燃烧的空气-燃油混合物的空燃比(S330)；和
根据空燃比和空气-燃油混合物的空气量，计算出内燃机(1)燃烧的空气燃油混合物中的真实燃油重量(S350)；和
根据真实燃油重量和参考燃油重量比计算燃油比重(S360)。
8.如权利要求7所述的燃烧控制装置，其中内燃机(1)包括一排气再循环装置(4，5，6)，该排气再循环装置用于将内燃机(1)的部分排气再循环到进气空气中，并且当可编程控制器(21)被进一步编程为排气再循环装置工作时，不计算燃油的比重(S340)。
9.如权利要求8所述的燃烧控制装置，其中该装置还包括一传感器(31)，该传感器用于检测内燃机(1)的温度，并且可编程控制器(21)被进一步编程为当燃油比重已经被计算出后，根据燃油比重和内燃机(1)温度校正要素的目标值(S414，S424，S430)。
10.如权利要求9所述的燃烧控制装置，其中可编程控制器(21)被进一步编程为当燃油比重尚未被计算出时，仅根据内燃机(1)温度校正要素的目标值(S413，S423，S430)。
11.一种内燃机(1)的燃烧控制方法，该内燃机(1)包括燃烧调整装置(15，19，25，51)，用于调整内燃机(1)的与燃烧有关的要素，其中与燃烧有关的要素是燃油喷射，且燃烧调整装置(15，19，25，51)是用于调整该燃油喷射的装置(15，19)，燃油喷射调整装置(15，19)包括阀(15)，其中阀(15)用于控制燃油的预喷射量和预喷射正时，可编程控制器(21)被进一步编程为当燃油比重比参考燃油的比重高时，控制阀(15)从而增加预喷射量和延迟预喷射正时(S414)，该方法包括：
确定内燃机的燃油比重(S300)；
根据该燃油比重，校正已相对参考燃油限定的要素的目标值(S414，S424，S430)；和
控制该燃烧调整装置以实现该目标值(S415，S425，S430)。
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