CN101008358B - 发动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

发动机的控制装置，具备多个燃料性状用燃料量计算单元和检出发动机的运转状态的运转状态检出单元，在发动机启动时，作为燃料量计算单元，使用所述多个燃料量计算单元中的第1燃料性状用燃料量计算单元；在发动机启动后，所述运转状态检出单元检出的发动机的运转状态满足规定的条件时，强制性地由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成第2燃料性状用燃料量计算单元。提供在对燃料的性状不明确的状况中也能确保·维持稳定性及一定的排气喷射特性的、对燃料性状差粗大的发动机的控制装置。

Description

发动机的控制装置
技术领域
[0001]
本发明涉及对汽车等搭载的发动机(内燃机)进行控制的控制装置，特别涉及在对燃料的性状(重质、轻质等)不明确的状况中也能确保·维持稳定性及一定的排气喷射特性的、对燃料性状差粗大的发动机的控制装置。
背景技术
[0002]
近几年来，伴随着北美、欧洲、日本等对汽车用发动机的排气限制的强化，人们要求进一步降低发动机排气喷射。催化剂的高性能化及催化剂控制的高精度化进展迅猛，由发动机排出的排气喷射，启动时排出的量占支配地位。一般来说，燃料有一定的性状的离差，低温时的燃料气化率随着其性状的不同而变化。由于对于燃料喷射量而言，燃烧燃料量随着燃烧气化率变化，所以燃料性状差影响着发动机启动时的启动性能及排气性能(排气喷射特性)。因此，例如在下述专利文献1、2等中也能看到的那样，在现有技术中，检出或推定(判定)燃料性状，使发动机控制适应实际使用的燃料性状的各种方法，已经问世。
[0003]
专利文献1：特开平8-177553号公报
专利文献2：特开2001-41094号公报
[0004]
就是说，在所述专利文献1中，公布了具备计算重质燃料用燃料量的单元、计算轻质燃料用燃料量的单元、燃料性状判定单元和切换单元(该切换单元在判定使用燃料是轻质时，由重质燃料用燃料量计算单元切换成轻质燃料用燃料量计算单元)的发动机的控制装置。可是，在该专利文献1所述的控制装置中，因为其初始设定成为重质用，所以在使用轻质燃料时，直到确认是轻质为止，已经喷射了相当多的燃料，从而使燃烧空燃比成为富油化，排气喷射特性恶化。另外，虽然在上述情况的基础上，使用了根据发动机的旋转变动判定燃料性状的方法，但如图13所示，在重质用设定的状态下使用轻质燃料后，与使用重质燃料时相比，燃烧空燃比变化到富油侧。而在空燃比变化到富油侧时，旋转变动却不产生很大的差别。这是因为与理论空燃比相比，在富油侧转矩(汽缸内压)没有很大的变化的缘故。所以，根据旋转变动判定燃料性状，在原理上难以实行，在不能判定是轻质时，以重质用设定进行燃料喷射，所以排气喷射特性的恶化是不能避免的。
[0005]
另外，在所述专利文献2中，公布了具备与轻质燃料对应的第1启动控制单元和与重质燃料对应的第2启动控制单元，在规定时间内不能结束启动时，由第1启动控制单元切换成第2启动控制单元的发动机的控制装置。可是，在该专利文献2所述的控制装置中，因为轻质用设定成为初始设定，所以使用重质燃料时，启动性能恶化，有时还影响产品价值及可靠性。另外，重质燃料的气化率极端不良时，还存在着不产生初爆、喷射的燃料在未燃烧的状态下就被排到外部、排气喷射特性恶化的问题。
发明内容
[0006]
本发明就是针对现有技术的上述问题而研制的。其目的在于提供在对燃料的性状(重质、轻质等)不明确的状况中也能确保·维持稳定性及一定的排气喷射特性的、对燃料性状差粗大的发动机的控制装置。
[0007]
为了达到所述目的，在本发明涉及的发动机的控制装置的第1样态中，具备多个燃料性状用燃料量计算单元和检出发动机的运转状态的运转状态检出单元，在发动机启动时，作为燃料量计算单元，使用所述多个燃料量计算单元中的第1燃料性状用燃料量计算单元；在发动机启动后，根据所述运转状态检出单元检出的发动机的运转状态，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元(参照图1)。
[0008]
如果使用具体例子进行讲述，那么例如现在将第1燃料性状用燃料量计算单元作为重质用的燃料量计算单元，将第2燃料性状用燃料量计算单元作为轻质用的燃料量计算单元。启动时的最初期，使用重质用燃料量计算单元即第1燃料性状用燃料量计算单元，以便满足启动性能。然后，发动机启动后，发动机的运转状态满足规定的条件时，例如确认完爆或判断发动机进行了充分的启动时，无论实际使用的燃料是什么性状，都切换成轻质用燃料量计算单元。
[0009]
这样，在启动时的最初期，用重质用燃料量计算单元计算燃料量，例如在完爆后，强制性地用轻质用燃料量计算单元计算燃料量，从而在实际使用重质燃料时，能够满足启动性能，而在实际使用轻质燃料时，能够将排气喷射特性的恶化抑制到最小限度。此外，虽然由于在启动时的最初期，也使用重质用燃料量计算单元，所以在实际使用的燃料是轻质时，排气喷射特性会出现某种程度的恶化。但是基于以下理由(参照图14)，实际上能够将排气喷射特性的恶化抑制到最小限度。
[0010]
图14是表示只使到完爆(启动后的2个循环)为止的燃烧喷射量增加(使增加量4级变化)，将完爆以后的燃烧喷射量作为在所有的条件下都大致相同的量后，按照每个循环，计测到启动后的40个循环为止的燃烧(排气)空燃比的结果。由图14可知：使到完爆为止的燃料量变化时，这样，燃烧空燃比变化到启动后约40个循环为止。这是因为到完爆为止，供给的燃料几乎都成为吸气通路(吸气口)壁流，伴随着完爆后的吸气通路内的气压下降及气气阀、吸气通路等的温度上升而气化，流入汽缸(燃烧腔)内燃烧的缘故。由此可知：即使将到完爆为止的燃料量设定成重质用，到完爆为止喷射的大部分燃料也在完爆后流入燃烧腔燃烧，所以如果考虑该流入量，将完爆后的燃料量用轻质设定成最佳，那么即使使用轻质燃料时，也能够将排气喷射特性的恶化抑制到最小限度。
[0011]
另一方面，实际使用的燃料是重质时，在完爆后强制性地采用轻质用的燃料量，从而有可能使燃烧空燃比贫油化，破坏稳定性(燃烧稳定性等)。这时，采用后文讲述的第9样态～第13样态记述的结构，阻止稳定性的恶化。此外，如前所述，在实际使用轻质燃料的基础上，以重质用设定计算燃料量时，由于只是空燃比富油化，产生力矩不会出现很大的差异，所以在原理上很难判定燃料性状是不是轻质。与此不同，在实际使用重质燃料的基础上，以轻质用设定计算燃料量时，由于空燃比贫油化，产生力矩大大下降，所以容易判定燃料性状是不是重质。
[0012]
在本发明涉及的控制装置的第2样态中，所述运转状态检出单元，检出发动机转数、发动机启动后经过时间、发动机启动后的循环数、吸气通路内压力、发动机启动后的总吸入空气量、吸气温度、发动机冷却水温度及空燃比中的至少一个，该检出的运转状态满足规定的条件时，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元(参照图2)。
[0013]
就是说，在强制性地由重质用燃料量计算单元切换成轻质用燃料量计算单元的条件是否成立的判断中，明确记述必须使用发动机转数等。
[0014]
在本发明涉及的控制装置的第3样态中，所述第2燃料性状用燃料量计算单元，计算比所述第1燃料性状用燃料量计算单元量少的燃料量(参照图3)。
[0015]
就是说，如前所述，明确记述第1燃料性状用燃料量计算单元，是气化率低的燃料用(重质用的燃料量)；第2燃料性状用燃料量计算单元，是气化率高的燃料用(轻质用的燃料量)。
[0016]
在本发明涉及的控制装置的第4样态中，发动机启动后，发动机转数低于预先规定的规定值时，或发动机启动后经过时间比预先规定的规定时间短时，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元进行燃料量的计算；发动机转数高于预先规定的规定值时，或发动机启动后经过时间比预先规定的规定时间长时，由所述第2燃料性状用燃料量计算单元进行燃料量的计算
(参照图4)。
[0017]
这样，例如，因为例示了强制性地由重质用的燃料量计算单元，切换轻质用的燃料量计算单元的条件，所以作为应该进行切换的发动机转数(的规定值)，600～1000rpm是其大致目标。另外，应该进行切换的启动后经过时间，0.8～1.5s是其大致目标。
[0018]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第5样态中，具有直接或间接求出汽缸吸入的空气量的空气量检出/推定单元，和根据该空气量检出/推定单元求出的空气量计算燃料量的基本燃料量计算单元；所述第1燃料性状用燃料量计算单元，具有进行所述基本燃料量计算单元计算的燃料量的增量修正的第1燃料性状用燃料增量单元；所述第2燃料性状用燃料量计算单元，具有比所述第1燃料性状用燃料增量单元量少的增量修正的第2燃料性状用燃料增量单元(参照图5)。
[0019]
就是说，检出吸入空气量，吸入该吸入空气量，例如计算成为相当于理论空燃比的燃料量的基本燃料量，对于该基本燃料量，由第1燃料性状用燃料增量修正切换成第2燃料性状用燃料增量修正。
[0020]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第6样态中，所述第1燃料性状用燃料量计算单元，计算重质燃料用的燃料量；所述第2燃料性状用燃料量计算单元，计算轻质燃料用的燃料量。
[0021]
就是说，明确记述第1燃料性状是重质，第2燃料性状是轻质。
[0022]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第7样态中，所述第1燃料性状用燃料量计算单元，计算重质燃料用的燃料量；所述第2燃料性状用燃料量计算单元，计算重质和轻质的中间的燃料用的燃料量。
[0023]
就是说，在由重质用设定——第1燃料性状用燃料量计算单元切换成第2燃料性状用燃料量计算单元之际，将第2燃料性状用燃料量计算单元作为轻质用设定后，在使用重质燃料时，稳定性有可能严重恶化。因此，在本样态中，以比轻质稍微重质侧的设定，进行第2燃料性状用燃料量的计算，从而抑制使用重质燃料时的稳定性恶化。但是，使用轻质燃料时的排气喷射特性却要稍稍恶化。
[0024]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第8样态中，所述第1燃料性状用燃料量计算单元，计算重质燃料用的燃料量；第3燃料性状用燃料量计算单元，计算轻质燃料用的燃料量；所述第2燃料性状用燃料量计算单元，计算比所述轻质燃料更加轻质的燃料用的燃料量；发动机启动后，根据所述运转状态检出单元检出的发动机的运转状态，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元，再由所述第2燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第3燃料性状用燃料量计算单元(参照图8)。
[0025]
就是说，如前所述，由于到完爆为止，喷射的燃料中的大部分在完爆后燃烧，所以采用在第1燃料性状用燃料量计算单元之后被切换的第2燃料性状用燃料量计算单元计算燃料量时，需要考虑到完爆为止喷射的燃料流入燃烧腔的情况，这时，需要设定成比轻质用设定更轻质侧。另外，到完爆为止喷射的燃料中的成为壁流的燃料，也如图14所示，在大约40个循环左右几乎都被燃烧掉，所以以后进而切换成第3燃料性状即轻质用设定后，能够使燃烧空燃比(排气)最佳化。
[0026]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第9样态中，具备判定燃料性状的燃料性状判定单元，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元后，所述燃料性状判定单元判定燃料性状是比所述第2燃料性状重质时，切换成所述第1燃料性状用燃料量计算单元(参照图7)。
[0027]
如上述第1样态讲述的那样，在完爆后强制性地切换成轻质用的燃料量后，在实际使用燃料是重质时，有可能使燃烧空燃比贫油化、稳定性恶化。因此，在本样态中，追加了阻止稳定性恶化的功能。就是说，追加了在切换成第2燃料性状用燃料量计算单元(轻质用设定)后，判定实际使用的燃料是不是重质的单元，利用该燃料性状判定单元，判定使用的燃料是重质时，再次切换成重质燃料设定即第1燃料性状用燃料量计算单元。作为判定燃料性状的方法，将在后文的第10样态～第13样态中列举。但如前文所述，在实际使用轻质燃料的情况下，以重质用设定计算燃料量时，由于只是空燃比富油化，产生力矩不会出现很大的差异，所以在原理上很难判定燃料性状是不是轻质。与此不同，在实际使用重质燃料的基础上，以轻质用设定计算燃料量时，由于空燃比贫油化，产生力矩大大下降，所以容易判定燃料性状是不是重质。
[0028]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第10样态中，所述燃料性状判定单元，根据发动机转数、发动机达到规定角度旋转所需的时间及空燃比中的至少一个，判定燃料性状。
[0029]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第11样态中，所述燃料性状判定单元，根据发动机转数或发动机达到规定角度旋转所需的时间的一次微分值及/或二次微分值，判定燃料性状。
[0030]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第12样态中，所述燃料性状判定单元，比较所述一次微分值和预先规定的规定值，根据其大小，判定燃料性状。
[0031]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第13样态中，所述燃料性状判定单元，比较所述二次微分值和预先规定的规定值，根据其大小，判定燃料性状。
[0032]
就是说，如图8所示，例如评价发动机转数或发动机达到规定角度旋转所需的时间(旋转所需时间)的一次微分值、二次微分值，从而在以轻质燃料设定使用重质燃料之际，能够检出空燃贫油化导致的力矩下降。这时，由图8也可知：能够检出力矩下降时及其后的恢复时的两者。
[0033]
另外，如第10样态所述，例如还可以根据从燃料喷射起，到燃烧(排气)空燃比为止的应答性，判定燃料性状。
[0034]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第14样态中，具备燃料性状确认单元，该燃料性状确认单元在所述燃料性状判定单元判定燃料性状是比第2燃料性状重质时，由所述第2燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第1燃料性状用燃料量计算单元后，再次由所述燃料性状判定单元进行燃料性状的判定，确认实际使用的燃料的性状(参照图9)。
[0035]
就是说，如上文第1样态及第9样态所讲述的那样，在完爆后强制性地切换成轻质用的燃料量后，在实际使用燃料是重质时，有可能使燃烧空燃比贫油化、稳定性恶化。但是这时，稳定性恶化的原因，还可以考虑重质燃料引起的空燃比贫油化以外的因素。因此，切换成重质用设定即第1燃料性状用燃料量计算单元后，再次例如采用第10样态～第13样态等所述的方式，进行燃料性状判定，在切换成第1燃料性状用燃料量计算单元后，例如旋转变动平息时，判定(确认·认定)的确是重质。如果切换成第1燃料性状用燃料量计算单元后，例如旋转变动也不平息时，就作为重质用设定以外的原因导致的稳定性下降。
[0036]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第15样态中，由所述第2燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第1燃料性状用燃料量计算单元后，所述燃料性状判定单元的判定结果，与先进行的判定结果有变化时，认定实际使用的燃料的性状是重质(参照图10)。
[0037]
就是说，如第14样态所讲述的那样，如果实际使用燃料是重质，第2燃料性状用燃料量计算单元实行中进行的第1次的燃料性状判定结果，就和再次切换成第1燃料性状用燃料量计算单元后进行的第2次的燃料性状判定结果出现差异。这样，切换后的判定结果，与先前进行的判定结果不同时，能够认定燃料性状是重质。
[0038]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第16样态中，具备根据所述燃料性状判定单元判定的实际使用的燃料的性状，计算发动机的控制参数的单元(参照图11)。
[0039]
就是说，所述燃料性状判定单元判定了实际使用的燃料性状时，根据该认定的燃料性状，计算点火时期、燃料喷射量、燃料喷射时期等发动机的控制参数。这样，能够进行符合燃料性状的最佳控制。
[0040]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第17样态中，所述发动机控制参数计算单元，计算按照各个汽缸进行控制的控制参数或统一控制所有的汽缸的控制参数。
[0041]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第18样态中，所述燃料性状判定单元还考虑从发动机的启动开始时刻起，到经过规定时间为止的发动机转数的动态，判定实际使用的燃料的性状。
[0042]
就是说，我们知道：例如发动机启动时中的到初爆为止的所需时间、初爆以后的转数上升的动态和燃料性状，具有一定的关联。根据使用该关联的判定结果和使用第10～13样态记述的发动机转数等的判定结果，判定燃料性状后，能够进一步提高判定精度。
[0043]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第19样态中，根据从发动机的启动开始时刻起，到经过规定时间为止的发动机转数的动态，调整所述燃料性状判定单元使用的判定用阈值等参数。
[0044]
就是说，如前所述，我们知道：发动机启动时中的到初爆为止的所需时间、初爆以后的转数上升的动态和燃料性状，具有一定的关联。根据使用该关联的判定结果，例如认为重质的可能性高时，将所述燃料性状判定单元使用的参数例如判定阈值设定得较低后，就能够较快地获得判定结果。
[0045]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第20样态中，所述运转状态检出单元，作为发动机启动后的运转状态，检出吸入空气量、燃料喷射量及排气空燃比(参照图11)。
[0046]
就是说，如图14所示，到完爆为止，供给的燃料几乎都成为吸气通路壁流，伴随着完爆后的吸气通路内的气压下降及吸气阀、吸气通路等的温度上升而气化，流入燃烧腔内燃烧。但是它直到启动后大约40个循环为止。按照根据燃料喷射量和空气量计算的供给空燃比和排气空燃比，在车上检出该动态，将由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元的时刻最佳化。
[0047]
在本发明涉及的发动机的控制装置的第21样态中，在所述各样态中，不依存于实际的燃料性状，进行燃料量计算单元的切换。
[0048]
就是说，如上所述，本发明不论实际的燃料性状是什么，只要在发动机启动后规定条件成立，就强制性地将燃料量计算单元例如由重质用燃料喷射量计算单元切换成轻质用燃料喷射量计算单元，这样，如果使用本发明涉及的控制装置，就能够观察到15样态记述的动态。
[0049]
另一方面，本发明涉及的汽车，其特征在于：搭载采用如上所述的发动机控制装置。
[0050]
采用本发明后，在发动机启动时，为了满足启动性能，使用重质用燃料量计算单元；发动机启动后，发动机的运转状态满足规定的条件时，例如确认完爆时，无论实际使用的燃料是什么性状，都强制性地由重质用燃料量计算单元切换成轻质用燃料量计算单元。所以，实际使用重质燃料时，能够满足启动性能，而实际使用轻质燃料时，能够将排气喷射特性的恶化抑制到最小限度。因此，能够提供在对燃料的性状不明确的状况中也能确保·维持稳定性及一定的排气喷射特性的、对燃料性状差粗大的发动机的控制装置。
附图说明
图1供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第1样态的图形。
图2供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第2样态的图形。
图3供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第3样态的图形。
图4供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第4样态的图形。
图5供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第5样态的图形。
图6供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第8样态的图形。
图7供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第9样态的图形。
图8供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第10样态～第13样态的图形。
图9供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第14样态的图形。
图10供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的15样态的图形。
图11供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第16样态的图形。
图12供讲述本发明涉及的发动机的控制装置的第20样态的图形。
图13是表示重质燃料和轻质燃料各自中的空燃比和图示平均有效压的关系的曲线图。
图14是使到发动机启动后的两个循环为止的燃料量变化时，到发动机启动后的40个循环为止的空燃比的变化的图形。
图15是表示本发明涉及的控制装置的各实施方式应用的发动机的简要结构图。
图16是表示第1实施方式的控制器主件的内部结构的图形。
图17是第1实施方式的控制系统图。
图18是供讲述第1实施方式中的基本燃料喷射量运算单元的图形。
图19是供讲述第1实施方式中的燃料修正量运算单元的图形。
图20是供讲述第1实施方式中的燃料修正量切换判定单元的图形。
图21是供讲述第2实施方式中的燃料修正量运算单元的图形。
图22是供讲述第2实施方式中的燃料修正量切换判定单元的图形。
图23是第3实施方式的控制系统图。
图24是供讲述第3实施方式中的燃料修正量切换判定单元的图形。
图25是供讲述第3实施方式中的燃料性状判定单元的图形。
图26是第4实施方式的控制系统图。
图27是供讲述第4实施方式中的燃料性状确认单元的图形。
具体实施方式
[0051]
下面，参照附图，讲述本发明的发动机的控制装置的实施方式。
图15是将本发明涉及的发动机的控制装置的实施方式(各实施方式共同)，和采用它的车载用发动机的一个示例一起表示的简要结构图。
[0052]
图示的发动机10，是具有4个汽缸#1、#2、#3、#4(参照图17)的多汽缸发动机，具有油缸12和滑动自如地插入该各汽缸#1、#2、#3、#4内的活塞15，在该活塞15的上方，构成燃烧腔17。在各汽缸#1、#2、#3、#4的燃烧腔17中，对向设置着火花塞35。
[0053]
供燃料燃烧的空气，由设置在吸气通道20的始端的空气滤清器21吸入，经过气流传感器24、电控节流阀25后，进入收集器27，再从该收集器27，通过配置在所述吸气通道20的下游端的吸气阀28做媒介，被吸入各汽缸#1、#2、#3、#4的燃烧腔17。另外，在所述吸气通道20的下游部分(吸气口)，设置着燃料喷射阀30。
[0054]
被燃烧腔17吸入的空气和被燃料喷射阀30喷射的燃料的混合气，被火花塞35产生的火花点火后燃烧，其燃烧后的废气(排气)，由燃烧腔17，介有排气阀48，被排放到形成排气通路40的上游部分的个别通路部40A(参照图17)，从该个别通路部40A通过排气集合部40B，流入在排气通道40上配备的三元催化剂50中，净化后被排到外部。
[0055]
另外，在排气通道40中的三元催化剂50的下游侧，配置着氧气传感器52，在比排气通道40中的催化剂50处于上游侧的排气集合部40B中，配置着A/F(空燃比)传感器51。
[0056]
所述空燃比传感器51，对排气中包含的氧气的浓度，具有线性输出特性。排气中的氧气浓度与空燃比的关系，大致成线性，所以利用检出氧气浓度的空燃比传感器51，可以求出所述排气集合部40B中的空燃比。在控制器组件100(后文讲述)中，根据来自空燃比传感器51的信号，求出三元催化剂50的上游的空燃比；根据来自氧气传感器52的信号，求出对于三元催化剂50的下游的氧气浓度或理论混合气而言是富油混合比还是贫油混合比。另外，使用两传感器51、52的输出，进行逐次修正燃料喷射量或空气量，以便使三元催化剂50的净化效率成为最佳。
[0057]
另外，由燃烧腔17排发到排气通道40的一部分废气，按照需要，通过EGR通道41做媒介，被导入吸气通道20，再通过吸气通道20的分岔通路部做媒介，回流到各汽缸的燃烧腔17。在所述EGR通道41中，安装着为了调整EGR率的EGR阀42。
[0058]
然后，在本实施方式的控制装置1中，为了对发动机10进行各种控制，具有内置微机的控制器组件100。
[0059]
控制器组件100，基本上如图16所示，由CPU101、输入电路102、输出入口103、RAM104、ROM105等构成
[0060]
在控制器组件100中，作为输入信号，供给与气流传感器24检出的吸入空气量对应的信号、与节流传感器34检出的节流阀25的开度对应的信号、表示曲轴转角传感器(转数传感器)37获得的曲轴18的旋转(发动机转数)·相位的信号(由曲轴转角传感器37例如在每个旋转角变化1度时输出信号脉冲)、来自配置在排气通道40中的三元催化剂50的下游侧的氧气传感器52的表示对于三元催化剂50的下游的氧气浓度或理论混合气而言是富油混合比还是贫油混合比的信号、与配置在排气通道40中的催化剂50的上游侧的排气集合部40B的空燃比传感器51检出的废气中的氧气浓度(空燃比)对应的信号、与配置在油缸12中的水温传感器19检出的发动机冷却水温对应的信号、与加速踏板传感器36获得的加速踏板39的踏入量(表示司机要求的转矩)对应的信号、与车速传感器29获得的搭载该发动机10的汽车的车速对应的信号等。
[0061]
在控制器组件100中，被输入空燃比传感器51、氧气传感器52、节流传感器34、气流传感器24、曲轴转角传感器37、水温传感器19、加速踏板传感器36等各传感器的输出，根据这些传感器的输出，控制器组件100识别发动机的运转状态，根据该运转状态，计算吸入空气量、燃料喷射量、点火时期等发动机的主要操作量。控制器组件100计算的燃料喷射量，被变换成开阀脉冲信号，由燃料喷射阀驱动电路117发送给燃料喷射阀30。另外，还将驱动信号由点火输出电路116发送给火花塞35，以便在控制器组件100计算的点火时期点火。
[0062]
更详细地说，在控制器组件100中，用输入电路102中进行除去噪声等的信号处理后，发送到输出入口103。输入口的值被RAM104保管，在CPU101内被计算处理。记述计算处理内容的控制程序，被预先写入ROM105。表示按照控制程序计算的各操作量的值，被RAM104保管后，发送到输出口103。
[0063]
对于火花塞35而言的动作信号，被设置成在点火输出电路116内的一次线圈通流时成为ON、非通流时成为OFF的ON·OFF信号。点火时期是从ON变成OFF的时刻。被输出入口103设定的火花塞35用的信号，在点火输出电路116中被放大成点火所需的足够的能量后，供给火花塞35。另外，燃料喷射阀30的驱动信号(开阀脉冲信号)，被设定成开阀时ON、关阀时OFF的ON·OFF信号，在燃料喷射阀驱动电路117中被放大成足以打开燃料喷射阀30的能量后，供给燃料喷射阀30。实现电控节流阀25的目标开度的驱动信号，经过电控节流阀驱动电路118后，发送给电控节流阀25。
[0064]
下面，具体讲述控制器组件100实行的处理内容。
[0065]
[第1实施方式]
图17是第1实施方式的控制系统图，控制器组件100如功能方框图所示，具备基本燃料喷射量(Tp)运算单元120、燃料修正量(Tp_hos)运算单元125及燃料修正量切换判定单元130。
[0066]
在这里，将基本燃料喷射量Tp与燃料修正量运算单元计算的Tp_hos相乘，计算出燃料喷射量Ti，以便使所有汽缸的空燃比成为所需的空燃比。燃料修正量运算单元125计算的Tp_hos，随着燃料性状而变。更详细的说，在重质用设定中，较多地决定燃料喷射量；在轻质用设定中，比所述重质用设定较少地决定燃料量。由重质用设定向轻质用设定的切换，根据燃料修正量切换判定单元130设定的切换曲线f_change决定。更详细的说，启动时，与实际的燃料性状无关，始终作为重质用设定，启动后的规定条件成立后(详细情况后述)，强制性地切换成轻质用设定。
以下，详细讲述各处理单元。
[0067]
<基本燃料喷射量运算单元120(图18)>
在本运算单元120中，根据发动机的吸入空气量，计算在任意的运转条件中，同时实现目标转矩和目标空燃比的燃料喷射量。具体的说，如图18所示，计算基本燃料喷射量Tp。在完爆成立时和不成立时，分别计算基本燃料喷射量。完爆成立，例如是发动机转数成为规定值以上、规定期间连续时等。
[0068]
完爆不成立时，用发动机冷却水温(Twn)和发动机转数(Ne)，计算基本燃料喷射量。此外，完爆时的基本燃料喷射量Tp的计算公式中的k，是常数，是对于吸入空气量而言始终被调节成实现理论空燃比的值，另外，Cy1表示发动机的汽缸数。
[0069]
<燃料修正量运算单元125(图19)>
在本运算单元中，计算燃料修正量Tp_hos。具体的说，如图19所示，按照燃料喷射量修正量切换曲线f_change，f_change＝0时，作为重质用修正量(Tp_hos_jyu)，f_change＝1时，作为轻质用修正量(Tp_hos_kei)。重质用修正量Tp_hos_jyu及轻质用修正量Tp_hos_kei，作为代表燃料气化率灵敏度的参数，按照水温(Twn)设定。进而，也可以使用吸气温。
[0070]
如前所述，由重质用设定切换成轻质用设定后，实际使用的燃料是重质时，稳定性有可能严重恶化。轻质用修正量Tp_hos_kei，可以设定成比轻质稍微靠近重质侧，从而抑制重质时的恶化。但是，使用轻质燃料时的排气喷射特性，稍微恶化。
[0071]
<燃料修正量切换判定单元130(图20)>
在本运算单元130中，计算燃料喷射量修正量切换曲线f_change。具体的说，在图20所示的处理中，决定f_change。如前所述，燃料喷射量修正量切换曲线f_change决定强制性地由重质用设定切换成轻质用设定的时刻。作为决定该时刻的条件，有各种考虑。但在这里，作为例子，列举6个条件。即：
·启动后时间Tsidou成为规定值T_sidou0以上？
·启动后的Tp累计值Tp_sum成为规定值Tp_sum0以上？
·启动后的Qa累计值Qa_sum成为规定值Qa_sum0以上？
·启动后的Ne初次成为规定值Ne_0以上？
·启动后的Twn初次成为规定值Twn_0以上？
·启动后的Twa初次成为规定值Twa_0以上？
上述各规定值，可以根据实验决定。因为由重质用设定切换成轻质用设定的时刻，最好是发动机启动完毕时期，所以例如可以使用完爆判定。
[0072]
[第2实施方式]
在第1实施方式中，启动时，与实际的燃料性状无关，始终作为重质用设定，启动后的规定条件成立后，强制性地切换成轻质用设定。
[0073]
另一方面，如前所述，由于到完爆为止，喷射的燃料中的大部分在完爆后燃烧，所以在重质设定之后被切换的设定值，需要考虑到完爆为止喷射的燃料流入的情况，但在本实施方式中，考虑到它后，设定成比轻质用设定更轻质侧。另外，到完爆为止喷射的燃料中的成为壁流的燃料，也如图14所示，在大约40个循环左右几乎都被燃烧掉，所以以后进而切换成轻质用设定后，能够使燃烧空燃比(排气)最佳化。
[0074]
本实施方式的控制系统，和图17所示的第1实施方式基本相同，基本燃料喷射量运算单元120是共同的，但燃料修正量运算单元及燃料修正量切换判定单元的处理内容和第1实施方式不同。
[0075]
以下，详细讲述燃料修正量运算单元225及燃料修正量切换判定单元230的处理内容。
[0076]
<燃料修正量运算单元225(图21)>
在本运算单元225中，计算燃料修正量Tp_hos。具体的说，如图21所示，按照燃料喷射量修正量切换曲线f_change，f_change＝0时，作为重质用修正量(Tp_hos_jyu)；f_change＝1时，作为轻质用修正量1Tp_hos_kei1；f_change＝2时，作为轻质用修正量2Tp_hos_kei2。重质用修正量Tp_hos_jyu、轻质用修正量1Tp_hos_kei1及轻质用修正量2Tp_hos_kei2，作为代表燃料气化率灵敏度的参数，按照水温(Twn)设定。进而，也可以使用吸气温。
[0077]
如前所述，由于到完爆为止，喷射的燃料中的大部分在完爆后燃烧，所以在重质设定之后被切换的设定值(轻质用修正量1)，需要考虑到完爆为止喷射的燃料流入的情况，这时，最好设定成比本来的轻质用设定(轻质用修正量2)更轻质侧。另外，到完爆为止喷射的燃料中的成为壁流的燃料，也如图14所示，在大约40个循环左右几乎都被燃烧掉，所以以后进而切换成轻质用设定(轻质用修正量2)后，能够使燃烧空燃比(排气)最佳化。
[0078]
<燃料修正量切换判定单元230(图22)>
在本运算单元230中，计算燃料喷射量修正量切换曲线f_change。具体的说，在图20所示的处理中，将f_change切换成0→1。因为和第1实施方式一样，所以不再赘述。图22表示f_change被切换成1后，进而将f_change切换成1→2的处理。
[0079]
如前所述，燃料喷射量修正量切换曲线f_change被切换成1→2的时刻，是强制性地由轻质用设定1切换成轻质用设定2的时刻。作为决定该时刻的条件，有各种考虑。但在这里，如图22所示，作为例子，列举6个条件。即：
·启动后时间Tsidou成为规定值T_sidou0以上？
·启动后的Tp累计值Tp_sum成为规定值Tp_sum1以上？
·启动后的Qa累计值Qa_sum成为规定值Qa_sum1以上？
·启动后的Ne初次成为规定值Ne_1以上？
·启动后的Twn初次成为规定值Twn_1以上？
·启动后的Twa初次成为规定值Twa_1以上？
上述各规定值，可以根据实验决定。因为如前所述，由轻质用设定1切换成轻质用设定2的时刻，最好是到完爆为止喷射的燃料中的壁流几乎都燃烧掉去时期前后，所以可以根据供给空燃比和排气空燃比的关系决定。
[0080]
[第3实施方式]
在第1、第2实施方式中，启动时，与实际的燃料性状无关，始终作为重质用设定，启动后的规定条件成立后，强制性地切换成轻质用设定(或由轻质用设定1切换成轻质用设定2)。
[0081]
另一方面，如前所述，强制性地切换成轻质用的燃料量后，在实际使用燃料是重质时，有可能使燃烧空燃比贫油化、稳定性恶化。这时，追加了阻止发动机的稳定性恶化的功能。就是说，在本实施方式中，追加了在切换成轻质用设定后，判定实际使用的燃料是不是重质的单元，该燃料性状判定单元判定使用的燃料是重质时，再次切换成重质燃料设定。
[0082]
图23是第3实施方式的控制系统图，对第1、第2实施方式，追加了燃料性状判定单元150。燃料性状判定单元150，在强制性地由重质用切换成轻质用的燃料后，对进行转数信号处理，从而检出发动机的不稳定性，根据它进行燃料性状的判定(重质判定)。在判定是重质时，重质判定曲线f_jyu成为1。f_jyu发送给燃料修正量切换判定单元130’，f_jyu＝1时，再次切换成重质燃料设定。除此以外，和第1实施方式一样，所以不再赘述。以下，详细讲述各处理单元。
[0083]
<燃料修正量切换判定单元130’(图24)>
和图20所示的单元(130)一样，所以不再赘述。在此基础上，还追加了图24所示的处理内容。就是说，在f_change＝1而且f_jyu＝1时，使f_change＝0。这在f_change＝1时、即由重质用设定切换成轻质用设定后，用后文讲述的燃料性状判定单元150判定f_change＝0即实际使用的燃料是重质时，作为f_change＝0，再次返回重质用设定。
[0084]
<燃料性状判定单元150(图25)>
在本运算单元150中，计算重质判定曲线f_jyu。具体的说，是图25所示的以下的处理。
·分别计算Ne的一次微分值dNe、二次微分值ddNe。
·f_change＝1时，即切换成轻质设定后，
dNe成为规定值dNe_0时，使计数器Cnt_dNe的值增加1。
ddNe成为规定值ddNe_0_h以上时，使计数器Cnt_ddNe_h的值增加1。
ddNe成为规定值ddNe_0_h以下时，使计数器Cnt_ddNe_l的值增加1。
·规定时间内的Cnt_dNe的值成为规定值Cnt_dNe_0以上，或
规定时间内的Cnt_ddNe_h的值成为规定值Cnt_ddNe_0_h以上，或
规定时间内的Cnt_ddNe_1的值成为规定值Cnt_ddNe_0_1以上时，判断实际使用的燃料是重质，作为f_jyu。
各规定值，可以按照目标性能，经验性地(实验性地)决定。
[0085]
[第4实施方式]
在所述第3实施方式中，追加了在切换成轻质用设定后，判定实际使用的燃料是不是重质的燃料性状判定单元150。判定使用的燃料是重质时，再次切换成重质燃料设定。
[0086]
另一方面，在本实施方式中，如前所述，完爆后，强制性地切换成轻质用的燃料量后，在实际使用燃料是重质时，有可能使燃烧空燃比贫油化、稳定性恶化。但是这时，稳定性恶化的原因，还可以考虑重质燃料引起的空燃比贫油化以外的因素。因此，在用第3实施方式讲述的判定使用燃料是重质而切换成重质燃料设定后，使用和上文所述的同样的方式，再次进行燃料性状判定，在切换后旋转变动平息时，认定的确是重质。反之，如果切换成重质燃料设定后，旋转变动也不平息时，就作为重质燃料设定以外的原因导致的稳定性下降。
[0087]
图26是第4实施方式的控制系统图，对第3实施方式，追加了燃料性状判定单元160。燃料性状判定单元160，在第3实施方式中，进行燃料性状判定(重质判定)，在由轻质用切换成重质用的燃料后，再次信号处理发动机转数，从而检出发动机的不稳定性，这时，不稳定性得到改善时，才认定实际使用的燃料是重质燃料。认定是重质时，重质判定曲线2f_jyu_real成为1。f_jyu_real在这里，发送给未图示的其它发动机控制参数计算单元，切换成重质用的发动机控制参数。作为代表性的参数，有点火时期、空燃比反馈的相关参数等。
[0088]
此外，除此以外的处理，和第3实施方式一样，所以不再赘述。
以下，详细讲述各处理单元。
[0089]
<实际燃料性状确认单元160(图27)>
在本确认单元中，计算重质判定曲线2f_jyu_real。具体的说，是图27所示的以下的处理。
·分别计算Ne的一次微分值dNe、二次微分值ddNe。
·根据f_jyu＝1，f_change进行1→0切换后，将Cnt_dNe、Cnt_ddNe_h、Cnt_ddNe_l复位成0。
dNe成为规定值dNe_1时，使计数器Cnt_dNe的值增加1。
ddNe成为规定值ddNe_1_h以上时，使计数器Cnt_ddNe_h的值增加1，
ddNe成为规定值ddNe_1_l以下时，使计数器Cnt_ddNe_l的值增加1。
·规定时间内的Cnt_dNe的值成为规定值Cnt_dNe_l以下，而且
规定时间内的Cnt_ddNe_h的值成为规定值Cnt_ddNe_1_h以下，而且
规定时间内的Cnt_ddNe_l的值成为规定值Cnt_ddNe_1_l以下时，判断实际使用的燃料是重质，作为f_jyu_real＝1。各规定值，可以按照目标性能，经验性地(实验性地)决定。
[0090]
虽然在第3、第4实施方式中，不是按照汽缸单独修正。但是例如在查明由于所述旋转变动只有特定的汽缸贫油化时，也可以进行只使该汽缸增加燃料之类的按照汽缸单独修正。
[0091]
另外，在所述实施方式以外，如第18样态所述，我们知道发动机启动过程中的到初爆为止的所需时间、初爆以后的转数上升的动态和燃料性状，存在着一定的关联。可以根据利用该关联的燃料性状判定结果和所述燃料性状判定单元160的判定结果，判定燃料性状，从而进一步提高精度。另外，如第19样态所述，根据利用相互关系的判定结果，例如认为重质的可能性高时，将所述燃料性状判定单元使用的参数例如判定阈值设定得比较低后，能够尽快进行重质判定。

Claims (21)

1.一种发动机的控制装置，其特征在于，具备：
第1燃料性状用燃料量计算单元，计算重质燃料用的燃料量；
第2燃料性状用燃料量计算单元，计算轻质燃料用的燃料量；
判定燃料性状的燃料性状判定单元；和
检出发动机的运转状态的运转状态检出单元，
在发动机启动时，使用所述第1燃料性状用燃料量计算单元；
在发动机启动后，当所述运转状态检出单元检出的发动机的运转状态满足规定条件时，无论实际使用的燃料是什么性状，都强制性地由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元，
由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元后，所述燃料性状判定单元判定燃料性状是重质时，切换成所述第1燃料性状用燃料量计算单元。
2.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述运转状态检出单元，检出发动机转数、发动机启动后经过时间、发动机启动后的循环数、吸气通路内压力、发动机启动后的总吸入空气量、吸气温度、发动机冷却水温度及空燃比中的至少一个，该检出的运转状态满足规定的条件时，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成第2燃料性状用燃料量计算单元。
3.如权利要求1或2所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述第2燃料性状用燃料量计算单元，计算比所述第1燃料性状用燃料量计算单元量少的燃料量。
4.如权利要求1或2所述的发动机的控制装置，其特征在于：发动机启动后，在发动机转数低于预先规定的规定值时，或发动机启动后经过时间比预先规定的规定时间短时，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元进行燃料量的计算；在发动机转数高于预先规定的规定值时，或发动机启动后经过时间比预先规定的规定时间长时，由所述第2燃料性状用燃料量计算单元进行燃料量的计算。
5.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于：具有：
直接或间接求出吸入汽缸的空气量的空气量检出/推定单元、和
根据该空气量检出/推定单元求出的空气量计算燃料量的基本燃料量计算单元；
所述第1燃料性状用燃料量计算单元，具有对由所述基本燃料量计算单元计算的燃料量进行增量修正的第1燃料性状用燃料增量单元；所述第2燃料性状用燃料量计算单元，具有与所述第1燃料性状用燃料增量单元相比进行量少的增量修正的第2燃料性状用燃料增量单元。
6.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述燃料性状判定单元，根据发动机转数、发动机旋转达到规定角度所需的时间及空燃比中的至少一个，判定燃料性状。
7.如权利要求6所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述燃料性状判定单元，根据发动机转数或发动机旋转达到规定角度所需的时间的一次微分值及/或二次微分值，判定燃料性状。
8.如权利要求7所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述燃料性状判定单元，对所述一次微分值与预先规定的规定值进行比较，根据比较结果的大小，判定燃料性状。
9.如权利要求7所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述燃料性状判定单元，对所述二次微分值与预先规定的规定值进行比较，根据比较结果的大小，判定燃料性状。
10.如权利要求1、6～9任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于：具备燃料性状确认单元，该燃料性状确认单元，在由所述燃料性状判定单元判定燃料性状是比第2燃料性状重质时，由所述第2燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第1燃料性状用燃料量计算单元后，再次由所述燃料性状判定单元进行燃料性状的判定，确认实际使用的燃料的性状。
11.如权利要求10所述的发动机的控制装置，其特征在于：由第2燃料性状用燃料量计算单元切换成第1燃料性状用燃料量计算单元后，所述燃料性状判定单元的判定结果，与在先进行的判定结果不相同时，所述燃料性状确认单元认定实际使用的燃料的性状是重质。
12.如权利要求10所述的发动机的控制装置，其特征在于：具备根据由所述燃料性状判定单元判定的实际使用的燃料的性状，计算发动机的控制参数的发动机控制参数计算单元。
13.如权利要求12所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述发动机控制参数计算单元，计算按照各个汽缸进行控制的控制参数或统一控制所有的汽缸的控制参数。
14.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述燃料性状判定单元，还考虑从发动机的启动开始时刻起到经过规定时间为止的发动机的角加速度成为规定值以上的次数或角加加速度分别成为规定值以上或以下的次数，判定实际使用的燃料的性状。
15.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于：根据从发动机的启动开始时刻起到经过规定时间为止的发动机的角加速度成为规定值以上的次数或角加加速度分别成为规定值以上或以下的次数，调整所述燃料性状判定单元使用的判定用阈值。
16.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述运转状态检出单元，检出吸入空气量、燃料喷射量及排气空燃比，作为发动机启动后的运转状态。
17.一种发动机的控制装置，其特征在于，具备：
第1燃料性状用燃料量计算单元，计算重质燃料用的燃料量；
第2燃料性状用燃料量计算单元，计算重质与轻质的中间的燃料用的燃料量；
判定燃料性状的燃料性状判定单元；和
检出发动机的运转状态的运转状态检出单元，
在发动机启动时，使用所述第1燃料性状用燃料量计算单元；
在发动机启动后，当所述运转状态检出单元检出的发动机的运转状态满足规定条件时，无论实际使用的燃料是什么性状，都强制性地由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元，
由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第2燃料性状用燃料量计算单元后，所述燃料性状判定单元判定燃料性状是重质时，切换成所述第1燃料性状用燃料量计算单元。
18.如权利要求17所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述运转状态检出单元，检出发动机转数、发动机启动后经过时间、发动机启动后的循环数、吸气通路内压力、发动机启动后的总吸入空气量、吸气温度、发动机冷却水温度及空燃比中的至少一个，该检出的运转状态满足规定的条件时，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成第2燃料性状用燃料量计算单元。
19.一种发动机的控制装置，其特征在于，具备：
第1燃料性状用燃料量计算单元，计算重质燃料用的燃料量；
第3燃料性状用燃料量计算单元，计算轻质燃料用的燃料量；
第2燃料性状用燃料量计算单元，计算比所述轻质燃料更加轻质的燃料用的燃料量；
判定燃料性状的燃料性状判定单元；和
检出发动机的运转状态的运转状态检出单元，
在发动机启动时，使用所述第1燃料性状用燃料量计算单元；
发动机启动后，在发动机转数低于预先规定的规定值时，或发动机启动后经过时间比预先规定的规定时间短时，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元进行燃料量的计算；在发动机转数高于预先规定的规定值时，或发动机启动后经过时间比预先规定的规定时间长时，由所述第2燃料性状用燃料量计算单元进行燃料量的计算，再由所述第2燃料性状用燃料量计算单元切换成所述第3燃料性状用燃料量计算单元。
20.如权利要求19所述的发动机的控制装置，其特征在于：所述运转状态检出单元，检出发动机转数、发动机启动后经过时间、发动机启动后的循环数、吸气通路内压力、发动机启动后的总吸入空气量、吸气温度、发动机冷却水温度及空燃比中的至少一个，该检出的运转状态满足规定的条件时，由所述第1燃料性状用燃料量计算单元切换成第2燃料性状用燃料量计算单元。
21.一种汽车，其特征在于：搭载了权利要求1～20任一项所述的发动机的控制装置。
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