CN101397941A - 发动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

在发动机起动时，对应于流入气缸内的燃料量，对流入气缸内的空气量进行控制的发动机的控制装置。而且，在发动机起动时，基于流入气缸内的燃料量，对流入气缸内的目标空气量进行计算或/对流入气缸内的空气量进行控制的发动机控制装置。将残留在发动机的吸气口附近或吸气管内的燃料量分开计算为平衡液膜量和非平衡液膜量，基于非平衡液膜量，对喷射燃料量进行修正，对流入气缸内的燃料量进行高精度地控制的发动机控制装置。

Description

发动机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种发动机的控制装置，尤其涉及一种降低起动时的排气的控制装置。

背景技术

伴随着这些年来北美、欧洲、日本国内等强化对汽车用发动机排气的限制，不断地要求进一步降低发动机排气。促进催化剂的高性能化和催化剂控制的高精度化。在从发动机排出的气体中，起动时的排出数量占主导地位。由于气缸内空燃比对排气性能的影响很大，因此，即使在起动时，也必须使气缸内的空燃比适合，这已经是一个课题。

在日本特开平2—227526号公报介绍了一种发明，在该发明中，为了适当控制极低温度下起动时的空燃比，将起动时的燃料喷射量(目标空燃比)设定得比正常时更浓厚，起动后使燃料喷射量(目标空燃比)向稀薄缓缓变化，复原为正常空燃比。

将燃料喷射到吸气口内的发动机中，众所周知，对应于起动时的发动机温度、吸入空气温度，所喷射的燃料中流入气缸内的燃料量产生变化。特别是由于随着温度下降，流入气缸内燃料量减少，因此，使气缸内的空燃比最佳化非常困难。

随着温度下降，所喷射的燃料中流入气缸内的燃料量减少时，特别是在冰点下等极低温度下，向气缸内的流入率变得极端小。另一方面，流入气缸内的空气量几乎不变化或对应于变为低温而密度增大，因此，提高了气缸内空气量填充效率。因而，在该发明中，为了在低温起动时使空燃比最佳化，必须喷射更多的燃料。然而，如果喷射更多的燃料，燃料将大量残留在吸气管内，残留在该吸气管内的燃料在起动后缓缓地流入气缸内，使空燃比的控制性能恶化。此外，喷射器(燃料喷射阀)在每个周期能够喷射的燃料喷射量在喷射器的动态范围(dynamic range)内和发动机的行程上存在极限(由于发动机利用曲轴转动，因此，能够进行燃料喷射的时间有限)。特别是在极低温度下，不能供给可实现与流入气缸内的空气量相符合的气缸内流入燃料量的燃料喷射量。

综上，即使如该发明那样将燃料喷射量起动时的空燃比设定为最佳化，特别是在极低温度下，仍存在局限。

另一专利文献日本特开平10—54271号公报介绍了一种发明，在吸气行程中配合时机地进行燃料喷射的燃料喷射控制装置中，利用首次燃料喷射和第2次以后的燃料喷射，分别设定燃料喷射量(目标空燃比)。

将燃料喷射到吸气口内的发动机中，众所周知，对应于起动时的发动机温度、吸入空气温度、燃料性状等，喷射到吸气管内的燃料中流入气缸内的燃料量会产生变化。为了使气缸内的空燃比最佳化，着眼于起动时燃料变化的高精度的燃料控制将是一个课题。

在该发明中，仅考虑首次喷射中付着燃料的影响。在首次喷射后，即使付着燃料部分变化，对此也不再考虑。在该情况下，在流入气缸内燃料量方面产生误差。如果在流入气缸内燃料量方面产生误差，则在燃烧空燃比上将产生误差，排气恶化。此外，付着燃料部分由何种机理或何种因素确定尚不清楚。由此，虽然考虑了付着燃料部分的影响，但是考虑了该因素后的燃料控制精度仍不充分。

虽然以与吸气行程配合地进行燃料喷射为前提，但是在吸气行程中，如果进行燃料喷射，一旦燃料在吸气管内壁和吸气阀表面上不发生液膜化，则喷射燃料容易直接流入气缸内。此时，由于不能充分利用吸气流速的剪切应力，所以燃料不能充分微粒化就进入气缸内。如果燃料粒径过大，则燃烧性能恶化，对扭矩性能和排气性能都造成不良影响。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的一实施方式提供一种即使在低温起动时，也能获得最佳空燃比的方案。

本发明其他实施方式提供一种更高精度地预测起动时的燃料举动，而且，通过对吸气管内燃料量进行积极地控制，对流入气缸内的燃料量进行更高精度的控制，并减少排气的方案。

在技术方案1中，提出一种如图1所示那样的发动机的控制装置，其包括在发动机起动时，基于(对应于)流入气缸内的燃料量，对流入气缸内的目标空气量进行计算的单元或/和对流入气缸内的空气量进行控制的单元。

也就是如上所述，在极低温度下，流入气缸内的燃料量变得极其少，仅利用燃料量增量控制使空燃比最佳化受到一定限制。因此，对应于流入气缸内的燃料量的减少，进行控制，使得流入气缸内的空气量减少。作为其手段，具有对流入气缸内的目标空气量进行计算的单元或/和对流入气缸内的空气量进行控制的单元。

在技术方案2中，提出一种如图2所示那样的发动机的控制装置，其包括在发动机起动时，对应于与发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数，对流入气缸内的目标空气量进行计算的单元或/和对流入气缸内的空气量进行控制的单元。

也就是对应于燃料温度的下降，流入气缸内的燃料量减少是众所周知的。因而对应于与发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数，对流入气缸内的空气量进行控制。更具体地说，如下文所述的技术方案5那样，对应于温度的降低进行控制，使流入气缸内的空气量减少。作为这种手段，具有对流入气缸内的目标空气量进行计算的单元或/和对流入气缸内的空气量进行控制的单元。

在技术方案3中，提出一种如图2所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案2中，该控制装置包括在发动机起动时，从开始起动到经过规定时间后或经过规定周期后，对应于与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数，对流入气缸内的空气量进行控制的单元。也就是仅在极低温度的起动初期，流入气缸内的燃料量变得极其少，本发明仅适用于该段时间。

在技术方案4中，提出一种如图2所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案2中，与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数至少是外部气体温度、发动机吸气温度或发动机冷却水温中的一种。也就是作为技术方案2中所述的温度参数，应是实用的外部气体温度、吸气温度、发动机冷却水温。

在技术方案5中，提出一种发动机的控制装置，也就是在技术方案2中，对应于与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数变小，使流入气缸内的空气量变小地进行控制。也就是如技术方案2所述那样，对应于燃料温度的下降，流入气缸内的燃料量减少是众所周知的。因而对应于温度的下降，进行控制，使得流入气缸内的空气量减少。作为这种手段，具有对流入气缸内的目标空气量进行计算的单元或/和对流入气缸内的空气量进行控制的单元。

在技术方案6中，提出一种发动机的控制装置，也就是在技术方案2中，与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数在规定值以下时，使流入气缸内的空气量变得最小地进行控制。也就是如上所述，喷射器(燃料喷射阀)在每个周期能够喷射的燃料喷射量在喷射器的动态范围和发动机的行程上(由于发动机利用曲轴转动，因此，能够进行燃料喷射的时间有限)存在极限。另一方面，即使在每个周期中最大限度地喷射了可喷射的燃料量，随着温度降低，流入气缸内的燃料量(的比例)减少。因此，如技术方案1～5所述那样，通过与此对应地减少空气量，保持最佳的空燃比。然而，一旦空气量减少，虽然将空燃比保持在最佳状态，但是相应地产生的扭矩减少。如果随着减少流入气缸内的燃料量，也减少空气量，则有时出现减少到都不能产生可起动扭矩的级别。此时进行控制，使流入气缸内的空气量尽可能变小，从而在该周期中，不会出现不能燃烧(产生扭矩)，未燃燃料从排气管排出的现象。

在技术方案7中，提出一种发动机的控制装置，也就是在技术方案2中，与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数在规定值以下时，对空气量进行控制，使流入气缸内的燃料量变得最小。也就是该技术方案虽然以技术方案6所述情况为基准，但是提出一种方案，在技术方案6中，在减少流入气缸内的燃料量而不能维持燃烧产生(产生扭矩)时，进行控制，尽可能合理地减少流入气缸内的空气量，从而在该周期内不杜绝产生燃烧，未燃燃料不从排气管中排出。然而要将空气量变为最小，必须进一步减少气缸内的压力。此时，吸气时在吸气阀内的流速增大，在该流速的能量作用下，有时将更多的燃料吸入气缸内。被吸入的燃料数量如果数量充足，也可以产生燃烧。但是仍存在数量不足以产生燃烧的情形，仍会出现将未燃燃料排出，使排气恶化的现象。因而，由于存在进行控制并使空气量变得最小而仍不能实现最佳化的情况，因此提出一种方案，对空气量进行控制，使得流入气缸内的燃料量变得最少。

在技术方案8中，提出一种发动机的控制装置，也就是在技术方案1中，对气缸内空气量进行控制的单元是节流阀或/和可变气门。作为对气缸内空气量进行控制的单元，通常是设置在吸气管内的节流阀，但是为了对每个气缸的空气量进行精度更高的控制，最好使用可变气门。

技术方案9中，提出一种发动机的控制装置，也就是在技术方案8中，作为对气缸内空气量进行控制的单元具有增压器。也就是在需要供给比起动时的空气量还多的空气时，使用增压器。但是此时以从起动时能够增压为前提。

技术方案10中，提出一种发动机的控制装置，也就是在技术方案2中，还包括能够对提升量进行控制的可变气门，与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数在规定值以下时，从开始起动到经过规定时间后或经过规定周期，使吸气阀或/和排气阀的所述提升量最小或使其为0。也就是本技术方案以技术方案6所述事情为基准。提出一种方案，在技术方案6中，在减少流入气缸内的燃料量而不能维持燃烧产生(产生扭矩)时，进行控制，尽可能使流入气缸内的空气量变得最少，从而在该周期内不杜绝产生燃烧，未燃燃料不从排气管中排出。特别是在包括能够对提升量进行控制的可变气门的情况下，例如通过使吸气阀的提升量为0，能够使流入气缸内的空气量最小。或如果吸气阀的提升量为0，则燃料流入气缸内，不从排气管内排出。

在技术方案11中，提出一种如图3所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案1中，还包括对实际流入气缸内的燃料量进行预测计算的单元以及基于所述“实际流入气缸内燃料量预测值”，对目标气缸内空气量或/和目标气缸内空燃比进行计算的单元。也就是本技术方案虽然以技术方案1为基准，但是在技术方案1的结构中追加了对“流入气缸内的燃料量”进行预测计算的“预测计算单元”。

在技术方案12中，提出一种如图4所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案11中，还包括基于所述“实际流入气缸内燃料量预测值”和所述“目标气缸内空燃比”，对目标气缸内空气量进行计算的单元。也就是根据“实际流入气缸内燃料量预测值”和“目标气缸空燃比”，计算在实现目标空燃比时适合的“目标气缸内空气量”。

在技术方案13中，提出一种如图5所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案12中，还包括对“流入气缸内燃料量目标值”进行计算的单元以及基于所述“流入气缸内燃料量目标值”和所述“实际流入气缸内燃料量预测值”的差值对发动机吸入空气量或空燃比或燃料喷射量进行修正的单元。例如在不对起动时的气缸内空气量进行特殊控制的情况下(一般填充效率最大)，以起动时本来需要的燃烧燃料量作为“流入气缸内燃料量目标值”。但是在实际中，如上所述那样，喷射燃料量的一部分(或大多数)残留在吸气管内。从而将“流入气缸内燃料量目标值”和“实际流入气缸内燃料量预想值”进行比较，在两者存在差别的情况下，能够适当地对发动机吸入空气量、空燃比、燃料喷射量进行修正。

在技术方案14中，提出一种如图6所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案13中，当所述“流入气缸内燃料量目标值”大于所述“实际流入气缸内燃料量预测值”时，以使气缸内空气量减少或使气缸内空燃比减少地进行修正。也就是本技术方案以技术方案13为基准。更具体地说，当“流入气缸内燃料量目标值”比“实际流入气缸内燃料量预想值”大时，也就是实际流入气缸内的燃料量没有达到原本需要的燃烧燃料量时，气缸内空燃比变得比最初的大(稀薄)，为了对此进行修正，以减少气缸内空气量或减少气缸内空燃比的方式进行修正。

在技术方案15中，提出一种如图7和8所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案13中，当所述“流入气缸内燃料量目标值”小于所述“实际流入气缸内燃料量预测值”时，以使气缸内燃料量减少地进行修正。也就是本技术方案以技术方案13为基准，更具体地说，当“流入气缸内燃料量目标值”比“实际流入气缸内燃料量预想值”小时，也就是实际流入气缸内的燃料量比原本需要的燃烧燃料量多时，气缸内空燃比变得比最初的小(稀薄)，为了对此进行修正，以减少气缸内燃料量的方式进行修正。而且在本技术方案中，通过减少燃料量，使空燃比从浓厚的状态变为正常。这是由于在起动时，空气量一般填充效率最大，因此，不能再增大空气量。但是随便说的是，如技术方案9所述那样，如果从起动时能够增压，则也可以增大空气量来进行应对。

在技术方案16中，提出一种如图8所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案12中，当所述“实际流入气缸内燃料量预测值”小于规定值时，以使气缸内空气量变得最小地进行控制。也就是本技术方案以技术方案6为基准。如上所述，喷射器(燃料喷射阀)在每个周期能够喷射的燃料喷射量在喷射器的动态范围内和发动机的行程上(由于发动机利用曲轴转动，因此，能够进行燃料喷射的时间有限)存在极限。另一方面，即使在一个周期中最大限度地喷射了可喷射的燃料量，随着温度降低，流入气缸内的燃料量(的比例)减少。因此，通过与此对应地减少空气量，保持最佳的空燃比。然而，一旦空气量减少，虽然将空燃比保持在最佳状态，但是产生的扭矩减少。如果随着减少流入气缸内的燃料量，也减少空气量，则有时出现减少到都不能产生可起动扭矩的级别。此时进行控制，使流入气缸内的空气量尽可能变成最小，从而在该周期中，不会出现没有燃烧(产生扭矩)，未燃燃料从排气管排出的现象。因此在技术方案16中，所谓的“规定值”是指与能够产生燃烧(产生扭矩)的级别相当的燃料量。

在技术方案17中，提出一种如图9所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案11中，所述“实际流入气缸内燃料量预测单元”至少根据“喷射燃料量”和“吸气管内残留燃料量”求取“实际流入气缸内燃料量”。如技术方案13说明的那样，喷射燃料量中的一部分(或大多数)残留在吸气管内。从而根据“该周期的喷射燃料量”和“上一周期(或起动前)残留在吸气管内的燃料量”确定实际流入气缸内燃料量。

在技术方案18中，提出一种如图10所示那样的发动机的控制装置，也就是在技术方案17中，所述“实际流入气缸内燃料量预测单元”包括求取“喷射燃料量”和“吸气管内残留燃料量”之和即“吸气管内总燃料量”的单元以及基于所述“吸气管内总燃料量”对“实际流入气缸内燃料量”进行计算的单元。也就是在本技术方案中，以技术方案17为基准，根据“喷射燃料量”和“吸气管内残留燃料量”之和，求取“实际流入气缸内燃料量”。

在技术方案19中，提出一种发动机的控制装置，也就是在技术方案1中，在吸气阀开启之前开始喷射燃料。也就是在吸气阀开启后，如果仍继续喷射燃料，则喷射燃料轻易地直接流入气缸内。此时，由于不能充分利用吸气流速的剪切应力，所以燃料不能充分微粒化就进入气缸内。如果燃料粒径过大，则燃烧性能恶化，对扭矩性能和排气性能都造成恶劣影响。鉴于此种情况，规定至少在吸气阀开启之前开始喷射燃料。

在技术方案20中，提出一种发动机的控制装置，也就是在技术方案1中，在吸气阀开启之前结束喷射燃料。本技术方案以技术方案19为基准。也就是如技术方案19说明那样，从扭矩性能和排气性能两方面出发，最好在吸气阀开启时不实施燃料喷射。因而，更理想地说，也可以在开启吸气阀之前结束喷射燃料。

技术方案21中提出一种搭载了技术方案1记载的控制装置的汽车。

根据本发明，由于对应于流入气缸内的燃料量，对气缸内空气量进行控制，因此，特别是即使在低温起动时那样流入气缸内的燃料量显著减少时，与此对应，由于对气缸内空气量进行控制，因此，能够始终使气缸内的空燃比最佳化，能够减少起动时的排气。

根据本发明技术方案1～20记载的一实施方式，由于对应于流入气缸内的燃料量，对气缸内空气量进行控制，因此，即使在低温起动时那样流入气缸内的燃料量显著减少时，与此对应，由于对气缸内空气量进行控制，因此，能够始终使气缸内的空燃比最佳化，能够减少起动时的排气。

下文将对技术方案21～26记载的其他的实施方式进行说明。

在技术方案21中，提出一种如图11所示的发动机的控制装置，该控制装置包括将残留在发动机吸气口附近或吸气管内的燃料量分开计算为燃料量A和燃料量B的单元。也就是虽然喷射到吸气管内的燃料暂时在吸气管内壁和吸气阀表面上液膜化，但是发明人发现，该液膜由“残留在吸气管内的稳定液膜(将在下文介绍的平衡液膜)”和“不残留在吸气管内，如果经过足够时间(足够周期数)，则全都被吸入气缸内的不稳定液膜(将在下文介绍的非平衡液膜)”构成。图33是在实际发动机中对“发动机起动时的最早初期中残留在吸气管内的稳定的液膜量(平衡液膜量)”进行测量的结果(近似式也在图33中表示，吸气流速恒定)。很明显，由代表燃料温度的起动时冷却水温和燃料性状(轻质、重质)能够进行整理。而且图34是对“发动机起动时最早初期中残留在吸气管内的不稳定液膜量(非平衡液膜量)”进行测量的结果(推断值也同样图示)。对应于起动后周期数的增加，非平衡液膜量减少，逐渐接近0。非平衡液膜量减少的部分认为流入气缸内。

因此，在发动机起动时的最早初期中，形成在吸气管内的燃料液膜划分为力学上稳定的平衡液膜量和力学上不稳定的非平衡液膜量。非平衡液膜量对应于所经过的时间(周期数)，缓缓地毁坏，并流入气缸内。也就是利用由吸入空气量所引起的燃料液膜剪切应力、燃料液膜的粘性力和摩擦力等力学平衡，决定燃料液膜中残留在吸气管内的燃料和流入气缸内的燃料量。在图33中，因为燃料的粘性由温度和燃料性状支配确定，所以认为由温度和燃料性状能够对平衡液膜量进行整理。而且，力学作用进行支配都在低温起动的最早期间，随着起动后时间的流逝，由于吸气阀表面和吸气管内壁表面的温度升高，燃料容易气化，众所周知，气化特性对该现象产生很大的影响。如果对上述情况进行归纳，为了能够对起动时流入气缸内的燃料量进行高精度地控制，必须对吸气管内燃料的举动进行高精度操纵。特别是，发明人发现吸气管内燃料液膜量由力学稳定的平衡液膜量和不稳定的非平衡液膜量形成，而且，通过对这两个量进行检测和控制，能够对流入气缸内的燃料量进行高精度地控制。在技术方案21中提出了一种具有如图33和34所示那样将吸气管内液膜燃料量分开计算为平衡液膜量和非平衡液膜量的单元。

在技术方案22中，提出一种如图12所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置包括基于所述分开计算后的燃料量A或燃料量B，对燃料喷射量进行修正的单元。也就是如上所述，将吸气管内燃料液膜量分开计算为平衡液膜量和非平衡液膜量，具有基于平衡液膜量或非平衡液膜量，对燃料喷射量进行修正的单元。同样如上所述，非平衡液膜量对应于所经过的时间(周期数)，缓缓地毁坏，并流入气缸内。因此，最好如在技术方案24说明中所述的那样，如图27所示，推断非平衡液膜量中在各个周期毁坏并流入气缸内的燃料量，同时对燃料量进行相应地减量修正。

在技术方案23中，提出一种如图13所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，所述“分开计算后的两个燃料量”为稳定的燃料液膜即“平衡液膜量”和不稳定的燃料液膜即“非平衡液膜量”。也就是两个分开计算的吸气管内的燃料液膜量清楚地记载为平衡液膜量和非平衡液膜量。

在技术方案24中，提出一种如图14所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置还包括基于所述“非平衡液膜量”对燃料喷射量进行修正的单元。也就是如在技术方案22说明中所述那样，非平衡液膜量对应于所经过的时间(周期数)，缓缓地毁坏，并流入气缸内，因而最好如图27所示，推断非平衡液膜量中在各个周期内毁坏并流入气缸内的燃料量，同时对燃料量进行相应地减量修正。

在技术方案25中，提出一种如图15所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置还包括对所述“非平衡液膜量”中在下一个周期流入气缸的燃料量进行预测计算的单元。也就是以技术方案2和4为基准，更具体地记载了燃料量的修正方法。

在技术方案26中，提出一种如图16所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置还包括基于在所述“非平衡液膜量”中在下一个周期流入气缸的燃料量，对下一个周期的燃料喷射量进行修正的单元。也就是以技术方案22、24和25为基准，更具体地记载了燃料量的修正方法。

在技术方案27中，提出一种如图17所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置还包括起动后经过规定周期后或经过规定时间后，分别按气缸对残留在各个气缸的吸气口附近或吸气管内的燃料量进行控制的单元。由于一般燃料喷射阀安装在各气缸上，技术方案21记载的发明也按气缸进行。因而，能够对残留在各个气缸的吸气管内的燃料量(平衡液膜量+非平衡液膜量)进行独立控制。

在技术方案28中，提出一种发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置还包括起动后经过规定周期后或经过规定时间后，对残留在各个气缸的吸气口附近或吸气管内的燃料量的偏差(误差)进行控制，使其收敛在规定范围内的单元。也就是虽然如在技术方案27说明中所述那样，能够对残留在各个气缸的吸气管内的燃料量(平衡液膜量+非平衡液膜量)进行独立控制，但是如果残留在不同气缸的吸气管内的燃料量不存在差别，则最好对各个气缸进行均衡控制。

在技术方案29中，提出一种如图18所示的发动机的控制装置，该控制装置还包括直接或间接地对燃料温度进行检测的单元，包括根据所述燃料温度求出规定的燃料性状中的平衡液膜量的单元，包括对目标燃烧燃料量进行计算的单元，包括将对所述平衡液膜量和目标燃烧燃料量进行相加后的燃料量初次喷射到起动时的各个气缸内的单元。也就是根据技术方案21的说明，特别是在初次喷射中，如果残留在吸气管内的燃料量能够看作是0，如果喷射平衡液膜量+目标燃烧燃料量(流入气缸内目标燃料量)，则能够将流入气缸内的燃料量控制在希望量上。如技术方案1说明中所述那样，平衡液膜量如图26所示那样在吸气流速恒定时由确定粘性的“燃料温度和燃料性状”支配决定。明确记载两者。如果在起动前已经知道了实际的燃料性状，则根据该燃料性状，确定平衡液膜量。如果不知道实际的燃料性状，则先假定燃料性状，求取平衡液膜量，根据确保起动性能的鲁棒性观点，如技术方案37、38记载的那样，最好初期将燃料性状设定为重质类燃料性状。

在技术方案30中，提出一种如图19所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置包括在(每个周期等)对上述“根据燃料温度的规定燃料性状中平衡液膜量”进行更新计算的单元；基于“上次计算的平衡液膜量”和“此次计算的平衡液膜量”的差值对(下一次之后的)燃料喷射量进行修正的单元。也就是上述那样的平衡液膜量因温度、燃料性状等而动态变化。一旦平衡液膜量动态变化，则非平衡液膜量也相对变化。如果非平衡液膜量变化，则由于其一部分毁坏，流入气缸内的燃料量也变化，因此，为了使气缸内的空燃比最佳化，与此对应，燃料喷射量也必须逐次进行修正。对此进行了明确记载。

在技术方案31中，提出一种如图20所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置包括基于所述“上次计算的平衡液膜量”和“此次计算的平衡液膜量”的差值对“非平衡液膜量”进行更新的单元；以及根据所述“非平衡液膜量”，对下一次之后的燃料喷射量进行修正的单元。也就是以技术方案30的说明为基准，明确记载了具有对非平衡液膜量进行更新的单元。

在技术方案32中，提出一种如图21所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置包括对各种(多种)燃料性状以及与其对应的平衡液膜量进行求取的单元；直接或间接地对实际燃料性状进行检测的单元；以及对与所述检测到的实际的燃料性状对应的平衡液膜量进行求取(切换)的单元。也就是如技术方案29的说明中所述那样，如果在起动前已经知道了实际燃料性状，则根据燃料性状，确定平衡液膜量。另一方面，如果不知道实际的燃料性状，则先假定某种燃料性状，求取平衡液膜量。如技术方案34～36所述那样，在由起动后的某种手段，能够对燃料性状进行检测时，与其对应，切换平衡液膜量。对此进行了明确记载。

在技术方案33中，提出一种如图22所示的发动机的控制装置，燃料温度检测单元至少基于外部气体温度、发动机吸入空气温度或发动机冷却水温，对燃料温度进行检测，或用外部气体温度、发动机吸入空气温度或发动机冷却水温替代燃料温度。也就是如技术方案21说明中所述那样，在图26中，燃料的粘性由温度和燃料性状支配性地确定，所以认为由温度和燃料性状能够对平衡液膜量进行整理。这意味着最好直接检测燃料温度，从实用观点上出发，根据与燃料温度具有相关性的温度参数即外部气体温度或发动机吸入空气温度或发动机冷却水温，也可以推断出燃料温度。此外，也可以不对燃料温度进行推断，直接使用外部气体温度或发动机吸入空气温度或发动机冷却水温。

在技术方案34中，提出一种如图23所示的发动机的控制装置，在技术方案21中，该控制装置包括直接或间接地对发动机的燃烧空燃比进行检测的单元，基于所述燃烧空燃比对所述燃料性状进行检测。也就是如技术方案32说明中所述那样，如果在起动前已经知道了实际的燃料性状，则根据燃料性状，确定平衡液膜量。另一方面，如果不知道实际的燃料性状，则先假定某种燃料性状，求取平衡液膜量。在本技术方案中，明确记载根据起动后的发动机的燃烧空燃比，对燃料性状进行检测。例如如果燃料性状为非重质燃料性状，与此对应，燃料气化率下降，因此，目标空燃比变得更大(稀薄)。通过对此进行检测，能够间接地对燃料性状进行检测。

在技术方案35中，提出一种如图24所示的发动机的控制装置，在技术方案34中，该控制装置包括直接或间接地对发动机气缸的内压或轴扭矩或排气空燃比进行检测的单元，根据供给到发动机的燃料量和空气量、所述气缸的内压或所述轴扭矩或排气空燃比，对所述燃烧空燃比进行检测。也就是本技术方案以技术方案34为基准，根据发动机气缸的内压或轴扭矩或排气空燃比，间接地求取燃烧空燃比。如果燃料性状为规定的特性，则根据燃料量和空气量，求取能够实现的燃烧空燃比。根据发动机气缸的内压或轴扭矩或排气空燃比，求取实际燃烧空燃比。利用其差值，推断燃料性状。而且，对应于燃料空燃比变得稀薄，气缸内压和扭矩下降。

在技术方案36中，提出一种如图25所示的发动机的控制装置，在技术方案34中，该控制装置包括直接或间接地对发动机的旋转速度变动进行检测的单元，根据供给到发动机的燃料量和空气量以及所述旋转速度变动，对上述燃烧空燃比进行检测。也就是本技术方案以技术方案34为基准，根据发动机转动速度的变化，间接地求取燃烧空燃比。如果燃料性状为规定的特性，则根据燃料量和空气量，求取能够实现的燃烧空燃比。根据发动机转动速度的变动，求取实际的燃烧空燃比。利用其差值，推断燃料性状。而且，对应于燃料空燃比变得稀薄，发动机的旋转速度变动变大。

下文将对项目37～44中的其他实施方式进行介绍。

在项目37中，提出一种发动机的控制装置，在技术方案21中，上述“发动机起动时规定的燃料性状中的平衡液膜量”为“重质燃料中平衡液膜量”。也就是如技术方案29说明中所述那样，如果在起动前已经知道了实际燃料性状，则根据燃料性状，确定平衡液膜量。另一方面，如果不知道实际的燃料性状，则先假定某种燃料性状，求取平衡液膜量。根据确保起动性能的鲁棒性观点，最好初期将燃料性状设定为重质燃料性状。对此进行了明确记载。

在项目38中，提出一种发动机的控制装置，在项目37中，上述“重质燃料”至少是比排气认证试验中所使用的燃料更重质的燃料。本项目以项目37为基准，更具体地明确记载了初期设定的燃料性状。

在项目39中，提出一种发动机的控制装置，在技术方案21中，设定上述“规定的燃料性状中的平衡液膜量”与上述“外部气体温度或发动机吸入空气温度或发动机冷却水温”变低对应地增大。也就是如技术方案21说明中所述那样，在图26中，燃料的粘性由温度和燃料性状支配性地确定，所以认为由温度和燃料性状能够对平衡液膜量进行整理。随着温度降低，粘性增大。因而，如本技术方案记载的那样，将“平衡液膜量”设定得与上述“外部气体温度或发动机吸入空气温度或发动机冷却水温”变低对应地增大。对此进行了明确记载。

在项目40中，提出一种发动机的控制装置，在项目39中，与上述“外部气体温度或发动机吸入空气温度或发动机冷却水温”相对，上述“平衡液膜量”以Exp函数或以此为基准的倾向表述。也就是如项目39说明中所述那样，随着温度降低，粘性增大。更详细地说，众所周知，粘性由燃料温度的Exp函数表述(实验式)。对此进行了明确记载。

在项目41中，提出一种发动机的控制装置，在技术方案21中，包括基于吸入到发动机内的空气量的流速或与其具有相关性的参数，对上述“平衡液膜量”进行修正的单元。也就是如技术方案21的说明中所述那样，利用由吸入空气量所引起的燃料液膜剪切应力、燃料液膜的粘性力和摩擦力等力学平衡，确定燃料液膜中残留在吸气管内的燃料和流入气缸内的燃料量。在本技术方案中，明确记载考虑由吸入空气量所引起的剪切应力的影响来确定(修正)平衡液膜量。

在项目22中，提出一种发动机的控制装置，项目21中记载的控制装置按气缸设置。

在项目43中，提出一种发动机的控制装置，在项目21中，在吸气阀开启之前开始喷射燃料。也就是如发明内容部分所述那样，如果如现有技术那样，配合于吸气行程进行燃料喷射，燃料不会暂时在吸气管内壁和吸气阀表面上液膜化，喷射燃料容易直接流入气缸内。此时，由于不能充分利用吸气流速的剪切应力，燃料不能充分微粒化就进入气缸内。如果燃料粒径过大，则燃烧性能恶化，对扭矩性能和排气性能都造成恶劣影响。因此，在本发明中提出一种方案，至少在吸气阀开启之前就开始喷射燃料，能充分利用由吸气流引起的剪切应力，由此能够促进燃料微粒化。

在项目中，提出一种发动机的控制装置，在项目21中，在吸气阀开启之前结束喷射燃料。也就是在项目43中，虽然提出在吸气阀开启之前开始喷射燃料，但是最好在吸气阀开启之前结束喷射燃料，也可以在形成了燃料液膜的状态下，开启吸气阀。

如上所述，根据本发明技术方案21～40记载的实施方式，在其特性上，将残留在发动机吸气口附近或吸气管内的燃料量分开计算为平衡液膜燃料量和非平衡液膜燃料量。通过根据燃料性状和燃料温度(或与其具有相关性的温度)，求取平衡液膜燃料量，能够更高精度地推断平衡液膜燃料量。此外，根据非平衡液膜量(或非平衡液膜量的一部分缓缓流入气缸内的量)，对喷射燃料量进行修正，对流入气缸内的燃料量进行高精度地控制。充分利用由吸气流引起的剪切应力，将液膜燃料微粒化，并使其流入气缸内。从而，由于对起动时气缸内燃烧空燃比进行更高精度地控制，因此，降低了起动时的排气。

根据本发明，将残留在发动机吸气口附近或吸气管内的燃料量分开计算为平衡液膜燃料量和非平衡液膜燃料量，通过根据燃料性状和燃料温度(或与其具有相关性的温度)，求取平衡液膜燃料量，能够更高精度地推断平衡液膜燃料量。此外，根据非平衡液膜燃料量，对喷射燃料量进行修正，对流入气缸内的燃料量进行高精度地控制。从而，由于对起动时气缸内燃烧空燃比进行更高精度地控制，因此，降低了起动时的排气。

附图说明

图1是技术方案1记载的发动机的控制装置；

图2是技术方案2～4记载的发动机的控制装置；

图3是技术方案11记载的发动机的控制装置；

图4是技术方案12记载的发动机的控制装置；

图5是技术方案13记载的发动机的控制装置；

图6是技术方案14记载的发动机的控制装置；

图7是技术方案15记载的发动机的控制装置；

图8是技术方案16记载的发动机的控制装置；

图9是技术方案17记载的发动机的控制装置；

图10是技术方案18记载的发动机的控制装置；

图11是技术方案21记载的发动机的控制装置；

图12是技术方案22记载的发动机的控制装置；

图13是技术方案23记载的发动机的控制装置；

图14是技术方案24记载的发动机的控制装置；

图15是技术方案25记载的发动机的控制装置；

图16是技术方案26记载的发动机的控制装置；

图17是技术方案27记载的发动机的控制装置；

图18是技术方案29记载的发动机的控制装置；

图19是技术方案30记载的发动机的控制装置；

图20是技术方案31记载的发动机的控制装置；

图21是技术方案32记载的发动机的控制装置；

图22是技术方案33记载的发动机的控制装置；

图23是技术方案34记载的发动机的控制装置；

图24是技术方案35记载的发动机的控制装置；

图25是技术方案36记载的发动机的控制装置；

图26是平衡液膜量的特性；

图27是非平衡液膜量的特性；

图28是实施例1～4中发动机控制系统图；

图29是表示实施例1～4中控制装置内部的视图；

图30是表示实施例1中控制整体的框图；

图31是表示实施例1～4中起动控制许可部的框图；

图32是表示实施例1～4中目标燃料喷射量计算部的框图；

图33是表示实施例1、3～4中气缸流入燃料量计算部的框图；

图34是表示实施例1、3～4中目标空燃比计算部的框图；

图35是表示实施例1中目标空气量计算部的框图；

图36是表示实施例1～4中目标节流阀(throttle)开度、吸气阀开闭时期计算部的框图；

图37是表示实施例2中控制整体的框图；

图38是表示实施例2中目标空气量计算部的框图；

图39是表示实施例3和4中控制整体的框图；

图40是表示实施例3中目标空气量计算部的框图；

图41是表示实施例4中目标空气量计算部的框图；

图42是表示实施例5中控制整体的框图；

图43是表示实施例5～6中实际空气量计算部的框图；

图44是表示实施例5中燃料喷射量计算部的框图；

图45是表示实施例5～6中目标燃烧燃料量计算部的框图；

图46是表示实施例5中平衡液膜量计算部的框图；

图47是表示实施例5～6中非平衡液膜量计算部的框图；

图48是表示实施例5～6中非平衡液膜毁坏量计算部的框图；

图49是表示实施例5中控制整体的框图；

图50是表示实施例5中燃料性状检测部的框图；

图51是表示实施例5中燃料喷射量计算部的框图；

图52是表示实施例5中平衡液膜量计算部的框图。

具体实施方式

(实施例1)

图28是显示本实施例的系统图。在由多气缸构成的发动机9中，来自外部的空气通过空气滤清器1并经过吸气歧管4、收集器5流入气缸内。由电子节流阀3对流入空气量进行调节，由空气流量传感器2对流入空气量进行检测。发动机转速传感器15输出曲轴角度每转动1°以及每个燃烧周期的信号。由水温传感器14对发动机的冷却水温度进行检测。油门开度传感器13对油门踏板6的踏进量进行检测，从而检测到驾驶员的要求转矩。油门开度传感器13、空气流量传感器2、安装在电子节流阀3上的节流阀开度传感器17、发动机转速传感器15、水温传感器14的信号被分别送到控制装置16内，根据这些传感器的输出，获得发动机的运转状态，空气量、燃料喷射量、点火时期的发动机主要操作量被最佳地计算。在控制装置16内计算出的燃料喷射量被转换为开阀脉冲信号并被送到燃料喷射阀7。将驱动信号输送到火花塞8使得在由控制装置16计算出的点火时期点火。喷射出的燃料与来自吸气歧管的空气混合并流入发动机9的气缸内，形成混合气。可变吸气阀31是可变气门，开阀时期和闭阀时期能够分别被控制。利用在规定点火时期从火花塞8所产生的火花，混合气爆炸，由其燃烧压对活塞进行推压，构成发动机的动力。爆炸后的排气经排气管10输送到三元催化剂11。通过排气回流管18，一部分排气回流到吸气侧。由排气回流量调整阀19进行控制。A/F传感器12安装在发动机9和三元催化剂11之间，针对排气中包含的氧气浓度，保持线性输出特性。排气中的氧浓度和空燃比的关系几乎是线性的，因而，能够利用对氧浓度进行检测的A/F传感器12求取空燃比。在控制装置16内，根据A/F传感器12的信号，计算出三元催化剂11上游的空燃比，根据催化剂下游的氧气传感器20的信号，计算出相对于三元催化剂下游的氧气浓度或化学计量是浓(rich)还是稀薄(lean)。而且使用两个传感器的输出，以使三元催化剂11的净化效率变为最佳地实施对燃料喷射量或空气量逐次进行修正的F/B控制。此外，由吸气温度传感器29对吸气温度进行检测，由气缸内压力传感器30对气缸内压力进行检测。

图29是表示控制装置16内部的视图。分别将A/F传感器12、节流阀开度传感器17、空气流量传感器2、发动机转速传感器15、水温传感器14、油门开度传感器13、催化剂下游的氧气传感器20、吸气温度传感器29、气缸内压力传感器30的各传感器输出值输入到ECU16内，在输入回路24内进行噪音除去等信号处理后，输送到输入输出口25。输入口的值保存在RAM23内，并在CPU21内进行计算处理。记载了计算处理内容的控制程序被预先写入到ROM22内。表示按照控制程序而计算出的各个促动器操作量的值被保存在RAM23内，之后输送到输出口25。火花塞的操作信号调整为ON·OFF信号，在点火输出回路内的一次侧线圈流通时为ON，非流通时为OFF。当点火时期从ON变为OFF时，在输出口被调整后的火花塞用的信号在点火输出回路26被放大至燃烧所需的足够能量，然后提供给火花塞。燃料喷射阀的驱动信号调整为ON·OFF信号，在开阀时ON，在闭阀时OFF，并在燃料喷射阀驱动回路27内被增幅至开启燃料喷射阀所需的足够能量，然后输送到燃料喷射阀7。实现电子节流阀3的目标开度的驱动信号经过电子节流阀驱动回路28被输送到电子节流阀3。实现可变吸气阀31的开阀时期和闭阀时期的驱动信号经过驱动回路32被输送到可变吸气阀31。下文将对写入到ROM22内的控制程序进行介绍。

图30是表示控制整体的框图，由下述计算部构成。

起动控制许可部(图31)；

目标燃料喷射量计算部(图32)；

气缸流入燃料喷射量计算部(图33)；

目标空燃比计算部(图34)

目标空气量计算部(图35)

目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部(图36)

在“起动控制许可部”内，如果许可起动控制(F__sidou＝1)，则在“目标燃料喷射量计算部”内计算目标燃料喷射量(TgTI)。在“气缸流入燃料量计算部”内，预测计算喷射的燃料内实际流入气缸内的燃料量(TICyl)。在“目标空燃比计算部”内计算目标空燃比(TgFA)。在“目标空气量计算部”内，根据气缸流入燃料量(TICyl)，计算目标空气量(TgTp)，以实现目标空燃比(TgFA)。在“目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部”内计算目标节流阀开度(TgTVO)、目标吸气阀开闭时期(TgIVC、TgIVO)，以实现目标空气量(TgTp)。

下文将对各个计算部进行详细介绍。

〈起动控制许可部(图31)〉

在本计算部(许可部)内判断是否允许起动控制(F__sidou)，具体地如图14所示那样，

当从Ne(发动机转速)＝0变为K1≤Ne时，F__sidou＝1。

当“F__sidou＝1”且“TgNe(起动后怠速时目标转速)—K1≤Ne≤TgNe+K2的状态持续K3(燃烧次数)以上时”，F__sidou＝0。

此外，确定转速的收束状态(确定起动时期的结束)的参数即K1、K2、K3可以凭经验确定。当F__sidou＝1时，实施下述“目标燃料量计算部(图32)”、“气缸流入燃料喷射量计算部(图33)”、“目标空燃比计算部(图34)”、“目标空气量计算部(图35)”、“目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部(图36)”的处理。

〈目标燃料喷射量计算部(图32)〉

在本计算部，计算目标燃料喷射量(T1)。具体地说，如图32所示，根据冷却水温(Twn)，参考图表，求取目标燃料喷射量TgTI。

〈气缸流入燃料量计算部(图33)〉

在该计算部内，计算气缸流入燃料量(TICyl)。具体地说，如图33所示，将目标燃料喷射量(TgTi)与气缸流入率(R_Cyl)相乘，计算出气缸流入燃料量(TICyl)。根据冷却水温(Twn)，参考图表，确定气缸流入率(R_Cyl)。求取气缸流入率(R_Cyl)的图表是重要的，可以根据实机实验结果精密地确定。

〈目标空燃比计算部(图34)〉

在该计算部内，计算充当目标空燃比倒数的目标当量比(TgFA)。具体地说，如图34所示，TgFA＝TgFA_0。TgFA_0通常也可以为1.0。

〈目标空气量计算部(图35)〉

在该计算部内，计算目标空气量(TgTp)。具体地说，如图18所示，将目标空气过剩率(1/TgFA)与气缸流入燃料量(TICyl)相乘，计算目标空气量(TgTP)。

〈目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部(图36)〉

在本计算部内，计算TgTVO(目标节流阀开度)、TgIVO(目标吸气阀开启时期)、TgIVC(目标吸气阀关闭时期)。具体地说，如图36所示，根据TgTp(n)(目标空气量)和Ne(发动机转速)，参考各个图表，求取TgTVO、TgIVO、TgIVC。可以根据理论或经验(试验)确定各个图表的数值，从而成为能够实现所希望空气量的操作量。

根据本实施例，由于对应于实际流入气缸内的燃料，对空气量进行控制，因此，即使在极低温度下，流入气缸内的燃料量非常少，由于空气量也与其对应地减少，因此，能够避免空燃比极端稀薄化而失火、排气恶化的情况。

(实施例2)

在实施例1中，根据气缸流入燃料量，求取目标空气量，但在实施例2中，可以根据温度参数(冷却水温)直接求取目标空气量。

图31是表示本实施例的系统图，与实施例1相同，在此就不再详细介绍。图32是表示控制装置16内部的视图，与实施例1相同，在此就不再详细介绍。

图37是表示控制整体的框图，由下述计算部构成。

起动控制许可部(图31)；

目标燃料喷射量计算部(图32)；

目标空气量计算部(图38)

目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部(图36)

在“起动控制许可部”内，如果允许起动控制(F__sidou＝1)，则在“目标燃料喷射量计算部”内计算目标燃料喷射量(TgTI)。在“目标空气量计算部”内，根据冷却水温(Twn)，计算目标空气量(TgTp)。在“目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部”内计算目标节流阀开度(TgTVO)、目标吸气阀开闭时期(TgIVC、TgIVO)，以实现目标空气量(TgTp)。

下文将对各个计算部进行详细介绍。

〈起动控制许可部(图31)〉

与图14所示的实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈目标燃料喷射量计算部(图32)〉

与图15所示的实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈目标空气量计算部(图38)〉

在该计算部内，计算目标空气量(TgTp)。具体地说，如图38所示，根据冷却水温(Twn)，参考图表，计算目标空气量(TgTp)。

〈目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部(图36)〉

与图36所示的实施例1相同，因此省略了详细介绍。

根据本实施例，由于对应于温度参数，对空气量进行控制，因此，即使在极低温度下，流入气缸内的燃料量非常少，由于空气量也与温度对应地减少，因此，能够避免空燃比极端稀薄而失火、排气恶化。

(实施例3)

在实施例1中，根据气缸流入燃料量，求取目标空气量，在实施例3中，根据目标燃料喷射量和气缸流入燃料量之差值，对目标空气量进行修正。

图31是表示本实施例的系统图，与实施例1相同，在此就不再详细介绍。图32是表示控制装置16内部的视图，与实施例1相同，在此就不再详细介绍。

图39是表示控制整体的框图，相对于实施例1(图30)，将目标燃料量(TgTI)输入到目标空气量计算部。除此之外的结构与实施例1相同。

下文将对各个计算部进行详细介绍。

〈起动控制许可部(图31)〉

与图14所示的实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈目标燃料喷射量计算部(图32)〉

与图15所示的实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈气缸流入燃料喷射量计算部(图33)〉

图33所示与实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈目标空气量计算部(图40)〉

在该计算部内，计算目标空气量(TgTp)。具体地说，如图40所示，将目标空气过剩率(1/TgFA)与气缸流入燃料量(TICyl)相乘，计算目标空气量基本值(TgTP0)。将目标空气量修正值(R_Tp)与目标空气量基本值(TgTP0)相乘，求取目标空气量(TgTP)。根据目标燃料喷射量(TgTI)和气缸流入燃料量(TICyl)之差值即燃料控制误差(e_TI)，参考图表，确定目标空气量(R_Tp)

〈目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部(图36)〉

图36所示与实施例1相同，因此省略了详细介绍。

根据本实施例，基于燃料喷射量对目标空气量进行计算，但是，由于对应于实际流入气缸内的燃料，对空气量进行修正控制，因此，即使在极低温度下，流入气缸内的燃料量非常少，由于空气量也与其对应地减少。因此，能够避免空燃比极端稀薄化而失火、引起排气恶化的情况。

(实施例4)

在实施例1中，根据气缸流入燃料量，求取目标空气量，但是在实施例4中，当气缸流入燃料量在规定值以下时，将其判断为燃烧极限，使目标空气量最小(＝0)。

图14是表示本实施例的系统图，与实施例1相同，在此就不再详细介绍。图15是表示控制装置16内部的视图，与实施例1相同，在此就不再详细介绍。

图22是表示控制整体的框图，由于与实施例3相同，因此，在此就不再详细介绍。下文将对各个计算部进行详细介绍。

〈起动控制许可部(图31)〉

图31所示与实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈目标燃料喷射量计算部(图32)〉

图32所示与实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈气缸流入燃料量计算部(图33)〉

图33所示与实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈目标空燃比计算部(图34)〉

图34所示与实施例1相同，因此省略了详细介绍。

〈目标空气量计算部(图41)〉

在该计算部内，计算目标空气量(TgTp)。具体地说，如图41所示，将目标空气过剩率(1/TgFA)与气缸流入燃料量(TICyl)相乘，计算目标空气量基本值(TgTP0)。当气缸流入燃料量(TICyl)在规定值(KTICyl)以上时，将目标空气量修正值(R_Tp)与目标空气量基本值(TgTP0)相乘，求取目标空气量(TgTP)。根据目标燃料喷射量(TgTI)和气缸流入燃料量(TICyl)之差值即燃料控制误差(e_TI)，参考图表，确定目标空气量(R_Tp)。当气缸流入燃料量(TICyl)比规定值(KTICyl)小时，将空气量基本值(TgTP0)与0相乘，使目标空气量(TgTP)为0。

〈目标节流阀开度、吸气阀开闭时期计算部(图36)〉

图36所示与实施例1相同，因此省略了详细介绍。

(实施例5)

图42是表示实施例5的控制整体的框图，由下述计算部构成。

起动控制许可部(图14)；

实际空气量计算部(图43)；

燃料喷射量计算部(图44)；

在“起动控制许可部”内，求取允许起动控制的起动控制许可标志(F__sidou)。在“实际空气量计算部”内，根据空气流量传感器2的输出信号，计算每个气缸的实际空气量(Tp)。在“燃料喷射量计算部”内，根据实际空气量(Tp)和冷却水温(Twn)，计算燃料喷射量(TI)。

下文将对各个计算部进行详细介绍。

〈起动控制许可部(图14)〉

与实施例1相同，因此不再详细介绍。

〈实际空气量计算部(图43)〉

在本计算部内，计算Tp(实际空气量)。具体地由图43所示公式进行计算。在此，Cyl表示气缸数量。根据喷射器的规格(燃料喷射脉冲的宽度和燃料喷射量的关系)确定K0。

〈燃料喷射量计算部(图44)〉

在本计算部内，计算燃料喷射量(TI)。具体如图44所示，由下述4个计算部构成。

目标燃烧燃料量计算部(图45)

平衡液膜量计算部(图46)

非平衡液膜量计算部(图47)

非平衡液膜毁坏量计算部(图48)

在目标燃烧燃料量计算部内，根据气缸内实际空气量(Tp)，计算在气缸内燃烧的目标燃料量(TgTICyl)。在平衡液膜量计算部内，根据冷却水温(Twn)，求取平衡液膜量(TI_S)。在非平衡液膜量计算部内，根据平衡液膜量(TI_S)，求取非平衡液膜量(TI_US)。在非平衡液膜毁坏量计算部内，根据非平衡液膜量(TI_US)，求取毁坏液膜量(TI_C)。

将从目标燃烧燃料量(TgTICyl)减去毁坏液膜量(TI_C)而获得的数值作为最终的燃料喷射量(TI)。下文将对各个计算部进行详细介绍。

○目标燃烧燃料量计算部(图45)

在本计算部中求取目标燃烧燃料量(TgTICyl)。具体地说，如图24所示，将实际空气量(Tp)与目标当量比(TgFA)相乘后获得的数值作为目标燃烧燃料量(TgTICyl)。目标当量比(TgFA)是指气缸内的燃烧当量比(空燃比)，一般为1.0。

○平衡液膜量计算部(图46)

在本计算部中求取平衡液膜量(TI_S)。具体地说，如图46所示，根据冷却水温(Twn)，参考图表，求取平衡液膜量(TI_S)。该图表设定得如图26所示那样。而且在事先没有检测实际燃料性状的情况下，假定燃料形状为某种燃料形状，以此进行设定。如果排气性能优先，则可以以排气认证试验中使用的比较轻质的燃料形状用的平衡液膜量进行设定。如果起动性能(鲁棒性)优先，也可以以比较重质的燃料形状用的平衡液膜量进行设定。

○非平衡液膜量计算部(图47)

在本计算部中求取非平衡液膜量(TI_US)。具体地说，如图47所示，求取上一个循环中平衡液膜量(TI_Sz)和本次循环中平衡液膜量(TI_S)之差。也就是非平衡液膜量(TI_US)为同一气缸内1个循环间的平衡液膜量的变化量。

○非平衡液膜毁坏量计算部(图48)

在本计算部中，求取毁坏液膜量(TI_C)。具体地说，如图48所示，当非平衡液膜量(TI_US)大于0时，也就是在吸气管内存在过剩燃料量时，将非平衡液膜量(TI_US)与非平衡液膜毁坏率(R_C)相乘，获得毁坏液膜量(TI_C)。根据非平衡液膜量(TI_US)，参考图表，获取非平衡液膜毁坏率(R_C)。该图表设定得如图26所示那样。

当非平衡液膜量(TI_US)在0以下时，也就是在吸气管内燃料量不足时，非平衡液膜量(TI_US)就是毁坏液膜量(TI_C)。

根据本发明，由于仅仅以不稳定液膜也就是一部分非平衡液膜量毁坏并缓缓地流入气缸内的数量对喷射燃料量进行修正，因此，对流入气缸内的燃料量进行高精度地控制，以实现目标空燃比。所以，自起动时，实现排气性能和起动性能均最佳化。

(实施例6)

在实施例5中，对实际燃料性状不进行特别检验，根据规定的燃料性状设定平衡液膜量。在实施例2中，根据起动后的发动机旋转速度变动，推断燃料性状，根据该结果，对平衡液膜量进行切换。

由于控制装置与实施例1相同，因此省略了详细介绍。

图49是表示控制整体的框图，相对于实施例5(图42)，追加了燃料性状检测部。在燃料性状检测部双值(F_Fuel)地判定燃料性状，根据该结果，对燃料喷射量(平衡液膜量)进行变更。其他结构与实施例5相同。

下文将对各个计算部进行介绍。

〈起动控制许可部〉

与实施例1相同，因此不再详细介绍。

〈实际空气量计算部(图43)〉

图43所示与实施例5相同，因此不再详细介绍。

〈燃料性状检测部(图50)〉

在本检测部内，检测(推断)实际燃料性状。具体地说，如图50所示，根据旋转速度Ne，检测角加速度、角加加速度，如果规定时间内角加速度或角加加速度的离散在规定值以上时，则断定燃料性状为重质，F_Fuel＝1。

除此之外，F_Fuel＝0。如在发明内容部分所述那样，根据发动机的旋转速度变动，求出实际的燃烧空燃比，推断燃料性状。而且由于在使用重质燃料的情况下，燃烧空燃比变稀薄，因此，发动机旋转速度变动变大。

〈燃料喷射量计算部(图51)〉

在本计算部，计算燃料喷射量(T1)。具体地说，如图51所示，由下述4个计算部构成。

目标燃烧燃料量计算部(图45)

平衡液膜量计算部(图46)

非平衡液膜量计算部(图47)

非平衡液膜毁坏量计算部(图48)

在目标燃烧燃料量计算部内，根据气缸内实际空气量(Tp)，计算在气缸内燃烧的目标燃料量(TgTICyl)。在平衡液膜量计算部内，根据冷却水温(Twn)和燃料性状标志F_Fuel，求取平衡液膜量(TI_S)。在非平衡液膜量计算部内，根据平衡液膜量(TI_S)，求取非平衡液膜量(TI_US)。在非平衡液膜毁坏量计算部内，根据非平衡液膜量(TI_US)，求取毁坏液膜量(TI_C)。

将从目标燃烧燃料量(TgTICyl)减去毁坏液膜量(TI_C)而获得的数值作为最终的燃料喷射量(TI)。下文将对各个计算部进行详细介绍。

○目标燃烧燃料量计算部(图45)

与图24所示的实施例1相同，就不再进行详细介绍。

○平衡液膜量计算部(图52)

在本计算部中求取平衡液膜量(TI_S)。具体地说，如图52所示，根据冷却水温(Twn)，参考图表，求取重质燃料时的平衡液膜量(TI_SH)或轻质燃料时的平衡液膜量(TI_SL)。两个图表设定得如图26所示那样。由燃料性状标志(F_Fuel)的值确定使用哪种平衡液膜量。而且在起动前没有检测实际燃料性状的情况下，假定燃料性状为某种燃料性状，进行设定。如果排气性能优先，则可以以排气认证试验中使用的比较轻质的燃料性状用的平衡液膜量进行设定。如果起动性能(鲁棒性)优先，也可以以比较重质的燃料性状用的平衡液膜量进行设定。起动时的最初阶段也可以由重质用的平衡液膜量进行设定，起动后，也可以与实际燃料性状无关地强制将平衡液膜量切换为轻质用的平衡液膜量。当实际的燃料性状为轻质时，由于空燃比被最佳化，因此，减少了排气。当实际的燃料性状为重质时，虽然空燃比稀薄化，但是由于在上述的燃料性状检测部，根据旋转速度变动，检测出重质，F_Fuel＝1，因此，自动地返回重质用的平衡液膜量，使运转性能和排气性能均最佳化。

○非平衡液膜量计算部(图47)

图47所示，与实施例5相同，就不再进行详细介绍。

非平衡液膜毁坏量计算部(图48)

图48所示，与实施例6相同，就不再进行详细介绍。

根据本实施例，虽然基于燃料喷射量，对目标空气量进行计算，但是对应于实际流入气缸内的燃料，对空气量进行修正控制，因此，即使在极低温度下流入气缸内的燃料量非常少，空气量也分别与其对应地减少。因而，能够避免空燃比极端稀薄化而失火、引起排气恶化的情况。

根据本发明，对应于实际燃料性状，平衡液膜量被自动切换，因此，非平衡液膜量也与其对应地变化。从而，非平衡液膜量的一部分毁坏并缓缓地流入气缸内的数量被最佳化调整得适应此时的燃料性状。对喷射燃料量进行相应修正，因此不受燃料性状影响，流入气缸内燃料量始终被高精度控制，以实现目标空燃比。所以，自起动后，使排气性能和起动性能均最佳化。

而且，为了充分利用吸气流所引起的剪切应力，将燃料微粒化，并使其流入气缸内，在实施例5和实施例6中喷射时期都可以设定得在吸气阀开启之前结束。

Claims (36)

1.一种发动机的控制装置，其特征在于，

包括在发动机起动时，基于流入气缸内的燃料量，对流入气缸内的目标空气量进行计算且/或对流入气缸内的空气量进行控制的单元。

2.一种发动机的控制装置，其特征在于，

包括在发动机起动时，对应于与发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数，对流入气缸内的目标空气量进行计算且/或对流入气缸内的空气量进行控制的单元。

3.根据权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于，

包括：在发动机起动时，从开始起动到经过规定时间后或经过规定周期后，对应于与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数，对流入气缸内的空气量进行控制的单元。

4.根据权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于，

与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数至少是外部气体温度、发动机吸气温度或发动机冷却水温中的一种。

5.根据权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于，

对应于与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数变小，使流入气缸内的空气量变小地进行控制。

6.根据权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于，

与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数在规定值以下时，使流入气缸内的空气量变得最小地进行控制。

7.根据权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于，

与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数在规定值以下时，对空气量进行控制，使流入气缸内的燃料量变得最小。

8.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，

对气缸内空气量进行控制的单元是节流阀或/和可变气门。

9.根据权利要求8所述的发动机的控制装置，其特征在于，

作为对气缸内空气量进行控制的单元具有增压器。

10.根据权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括能够对提升量进行控制的可变气门，

与所述发动机温度或燃料温度具有相关性的温度参数在规定值以下时，从开始起动到经过规定时间后或经过规定周期后，使吸气阀或/和排气阀的所述提升量最小或使其为0。

11.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括对实际流入气缸内的燃料量进行预测计算的单元以及基于所述“实际流入气缸内燃料量预测值”，对目标气缸内空气量或/和目标气缸内空燃比进行计算的单元。

12.根据权利要求11所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括基于所述“实际流入气缸内燃料量预测值”和所述“目标气缸内空燃比”，对目标气缸内空气量进行计算的单元。

13.根据权利要求12所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括对“流入气缸内燃料量目标值”进行计算的单元以及基于所述“流入气缸内燃料量目标值”和所述“实际流入气缸内燃料量预测值”的差值对发动机吸入空气量或空燃比或燃料喷射量进行修正的单元。

14.根据权利要求13所述的发动机的控制装置，其特征在于，

当所述“流入气缸内燃料量目标值”大于所述“实际流入气缸内燃料量预测值”时进行修正，以使气缸内空气量减少或使气缸内空燃比减少。

15.根据权利要求13所述的发动机的控制装置，其特征在于，

当所述“流入气缸内燃料量目标值”小于所述“实际流入气缸内燃料量预测值”时，以使气缸内燃料量减少的方式进行修正。

16.根据权利要求12所述的发动机的控制装置，其特征在于，

当所述“实际流入气缸内燃料量预测值”小于规定值时进行控制，以使气缸内空气量变得最小。

17.根据权利要求11所述的发动机的控制装置，其特征在于，

所述“实际流入气缸内燃料量预测单元”至少根据“喷射燃料量”和“吸气管内残留燃料量”求取“实际流入气缸内燃料量”。

18.根据权利要求17所述的发动机的控制装置，其特征在于，

所述“实际流入气缸内燃料量预测单元”包括求取“喷射燃料量”和“吸气管内残留燃料量”之和即“吸气管内总燃料量”的单元以及基于所述“吸气管内总燃料量”对“实际流入气缸内燃料量”进行计算的单元。

19.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，

在吸气阀开启之前开始喷射燃料。

20.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，

在吸气阀开启之前结束喷射燃料。

21.一种发动机的控制装置，其特征在于，

包括将残留在发动机吸气口附近或吸气管内的燃料量分开计算为燃料量A和燃料量B的单元。

22.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

包括基于所述分开计算后的燃料量A或燃料量B，对燃料喷射量进行修正的单元。

23.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

所述“分开计算后的两个燃料量”为稳定的燃料液膜即“平衡液膜量”和不稳定的燃料液膜即“非平衡液膜量”。

24.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括基于所述“非平衡液膜量”对燃料喷射量进行修正的单元。

25.根据权利要求24所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括对所述“非平衡液膜量”中在下一个周期流入气缸的燃料量进行预测计算的单元。

26.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括基于在所述“非平衡液膜量”中在下一个周期流入气缸的燃料量，对下一个周期的燃料喷射量进行修正的单元。

27.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括起动后经过规定周期后或经过规定时间后，针对每个气缸对残留在各个气缸的吸气口附近或吸气管内的燃料量分别进行控制的单元。

28.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

起动后经过规定周期后或经过规定时间后，对残留在各个气缸的吸气口附近或吸气管内的燃料量的偏差进行控制，使其收敛在规定范围内。

29.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

还包括直接或间接地对燃料温度进行检测的单元，包括根据所述燃料温度求出规定的燃料性状中的平衡液膜量的单元，包括对目标燃烧燃料量进行计算的单元，包括将对所述平衡液膜量和目标燃烧燃料量进行相加所得的燃料量在起动时的各个气缸内进行初次喷射的单元。

30.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，还包括：

每个周期或每数个周期对所述“根据燃料温度的规定燃料性状中的平衡液膜量”进行更新计算的单元；以及

基于“上次计算的平衡液膜量”和“此次计算的平衡液膜量”的差值对下一次之后的燃料喷射量进行修正的单元。

31.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，还包括：

基于所述“上次计算的平衡液膜量”和“此次计算的平衡液膜量”的差值对“非平衡液膜量”进行更新的单元；以及

根据所述“非平衡液膜量”，对下一次之后的燃料喷射量进行修正的单元。

32.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，包括：

对多种燃料性状以及与其对应的平衡液膜量进行求取的单元；

直接或间接地对实际燃料性状进行检测的单元；以及

对与所述检测到的实际的燃料性状对应的平衡液膜量进行求取的单元。

33.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

燃料温度检测单元至少基于外部气体温度、发动机吸入空气温度或发动机冷却水温，对燃料温度进行检测，或用外部气体温度、发动机吸入空气温度或发动机冷却水温替代燃料温度。

34.根据权利要求21所述的发动机的控制装置，其特征在于，

包括直接或间接地对发动机的燃烧空燃比进行检测的单元，基于所述燃烧空燃比对所述燃料性状进行检测。

35.根据权利要求34所述的发动机的控制装置，其特征在于，

包括直接或间接地对发动机气缸的内压或轴扭矩或排气空燃比进行检测的单元，

根据供给到发动机的燃料量和空气量以及所述气缸的内压或所述轴扭矩或排气空燃比，对所述燃烧空燃比进行检测。

36.根据权利要求34所述的发动机的控制装置，其特征在于，

包括直接或间接地对发动机的旋转速度变动进行检测的单元，根据供给到发动机的燃料量和空气量以及所述旋转速度变动，对上述燃烧空燃比进行检测。

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