CN101568718A

CN101568718A - 内燃机的控制系统及控制方法

Info

Publication number: CN101568718A
Application number: CNA2008800011935A
Authority: CN
Inventors: 太长根嘉纪; 大前和广
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-10-28
Also published as: JP2009002229A; WO2008155648A1; EP2069636A1; US20100094527A1

Abstract

基于第一至第三参数估计燃料喷射阀(31)的末端的温度。第一参数是表示燃烧温度的参数，如燃料喷射量和燃烧定时。第二参数是表示热暴露定时和热暴露时间的参数。第二参数的例子包括发动机转速和燃烧定时。第三参数是表示伴随喷孔(31b，31c)处的燃料压力的降低而发生的燃料温度上升的参数，如燃料喷射装置(3)内的燃料的压力。

Description

内燃机的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于包括从设于燃料喷射阀末端的喷孔向燃烧室内喷射燃料的燃料喷射装置的内燃机的控制装置(以下简称为“控制装置”)及控制燃料喷射阀的方法。

背景技术

例如，日本专利申请特开No.2003-227375(JP-A-2003-227375)和日本专利申请特开No.2006-57538(JP-A-2006057538)中记载了这种类型的装置。这些装置基于燃料喷射阀(喷射器)的末端的温度，估计在喷孔附近生成的沉积物的状态。

这里所使用的术语“沉积物”是指碳化物、氧化物等沉积物。沉积物是在例如由于燃烧室内的燃料燃烧产生了火焰和/或高热量而使得未燃燃料被碳化时生成的。

在JP-A-2003-227375记载的装置中，基于由温度传感器在燃料喷射阀的末端检测到的温度，或者均为与该末端温度相关的参数的发动机冷却剂温度或进气量，来估计沉积物累积量。在JP-A-2006-57538记载的装置中，利用基于发动机转速和负荷系数的脉谱图获得燃料喷射阀末端的温度，且所得到的末端温度被用于估计沉积物累积量。

对于这种装置，为了更适当地控制内燃机的工作，有必要更精确地估计沉积物的生成状态。

发明内容

本发明提供了一种通过更精确地估计燃料喷射阀的末端的温度来更精确地估计喷孔处的沉积物的生成状态的控制装置，以及控制燃料喷射阀的方法。

本发明的第一方面涉及控制包括燃料喷射装置的内燃机的工作的控制装置。所述燃料喷射装置包括燃料喷射阀。喷孔设于燃料喷射阀的末端。燃料喷射装置从所述喷孔向燃烧室内喷射燃料。具体地，所述燃料喷射装置可以被设置成使得所述喷孔暴露于燃烧室内。即，所述燃料喷射装置可以被构造并设置成使得燃料从所述喷孔被直接喷射至所述燃烧室内。

根据第一方面的控制装置的特征在于包括第一参数获取部(第一参数获取装置)、第二参数获取部(第二参数获取装置)、第三参数获取部(第三参数获取装置)以及温度估计部(温度估计装置)。

所述第一参数获取部获取第一参数。所述第一参数相应于当燃料在所述燃烧室内燃烧时的燃烧温度。所述第一参数的例子包括燃料喷射量和燃烧定时。

所述第二参数获取部获取第二参数。所述第二参数表示热暴露定时和热暴露时间，所述热暴露定时为所述燃料喷射阀的所述末端开始暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中时的定时，所述热暴露时间为所述燃料喷射阀的所述末端被暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中的时间。所述第二参数的例子包括发动机转速和燃烧定时。

这里，与燃烧定时相关的各种参数(发动机转速、燃料喷射量、进气温度、发动机冷却剂温度、燃料喷射压力、燃料喷射定时、缸内氧浓度和增压压力中的至少一者)可以被用作所述第一参数和/或所述第二参数。

所述第三参数获取部获取第三参数。所述第三参数相应于伴随所述喷孔处燃料的压力降低而发生的燃料的温度上升。所述第三参数的例子包括所述燃料喷射装置内的燃料的压力。

所述温度估计部基于所述第一至第三参数估计所述燃料喷射阀的所述末端的温度(以下简称为“喷嘴温度”)。

根据这样的构造，可以基于所述第一至第三参数更精确地估计所述喷嘴温度。所述第一至第三参数已经被用于通常的内燃机的工作控制。

因此，根据这样的构造，可以在不使用用于估计所述喷嘴温度的特别的传感器或参数的情况下更精确地获取(估计)所述喷嘴温度。因而，可以更精确地估计所述喷孔处的沉积物的生成状态。

在根据所述第一方面的控制装置中，例如所述燃料的喷射条件可被控制为，使得当通过所述温度估计部获得的估计温度保持在预定温度以上的状态至少持续预定时间时，所述燃料喷射阀的所述末端的温度被降低。因而，有效地抑制了所述喷嘴温度过高。这有效地抑制了所述末端的沉积物的强固着或劣化(诸如壳体(偶尔称为“喷嘴体”)的密封部的磨损)。这也有效地抑制了燃料喷射量控制精度的降低。

本发明的第二方面涉及用于包括从设于燃料喷射阀末端的喷孔向燃烧室内喷射燃料的燃料喷射装置的内燃机的控制方法。所述控制方法包括：获取表示当所述燃料在所述燃烧室内燃烧时的燃烧温度的第一参数；获取表示热暴露定时和热暴露时间的第二参数，所述热暴露定时为所述燃料喷射阀的所述末端开始暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中时的定时，所述热暴露时间为所述燃料喷射阀的所述末端被暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中的时间；获取表示伴随所述喷孔处所述燃料的压力降低而发生的所述燃料的温度上升的第三参数；以及基于所述第一至第三参数估计所述燃料喷射阀的所述末端的温度。

附图说明

由参照附图对实施例的以下说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中，相同的标号用于表示相同的元件，附图中：

图1为示出本发明一实施例的总体构造的示意图；

图2A、图2B和图2C均为示出图1中所示的喷嘴的末端的放大的侧断面图；

图3的曲线图示出颗粒量对第二喷孔的阻塞程度的影响的试验结果；

图4为示出根据此实施例的估计沉积物的附着状态的工作的具体示例的流程图；

图5为示出根据此实施例的喷嘴温度估计的具体示例的流程图；

图6为示出根据此实施例的喷嘴温度调节处理的具体示例的流程图；

图7为根据变型例的估计沉积物的附着状态的工作所使用的炭烟图。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明的实施例进行描述。

应当注意，以下描述仅仅是对本发明的实施例的尽可能具体的说明。因此，如后面将讨论的，本发明不应当以任何方式被限定为下述实施例的具体构造。为了避免通过在实施例的描述中提出而使得这种描述干扰对实施例的描述的广泛理解，在说明书的末尾会总体说明可以对实施例作出的各种修改。

<系统总体构造>图1为示出根据本发明的发动机控制系统1的总体构造的示意图。

参照图1，发动机控制系统1包括发动机2、燃料喷射装置3、进/排气装置4和发动机控制装置5。在此实施例中，发动机2包括直列设置的多个燃烧室21。根据此实施例的发动机2为所谓的自点火式发动机(包括柴油机)。

《燃料喷射装置》燃料喷射装置3包括数量与燃烧室21的数量相同的多个燃料喷射阀31。此实施例的燃料喷射阀31为已知的压力式燃料喷嘴。为各个燃烧室21设置各个燃料喷射阀31。

燃料喷射阀31被设置为其末端暴露于各燃烧室21内。即，燃料喷射装置3从暴露于燃烧室21内的燃料喷射阀31末端向燃烧室21内直接喷射燃料。

图2A至2C均为示出图1中所示的燃料喷射阀31的末端的放大的侧断面图。参照图2A，构成燃料喷射阀31的主体的壳体31a由具有封闭末端的管状部件构成。壳体31a的封闭末端大致形成为倒锥形。在大致为倒锥形的壳体31a的末端设有第一密封部31a1和第二密封部31a2。

第一密封部31a1形成为截锥凹部的内侧表面，其末端(图中的下端)与第二密封部31a2相连接。第二密封部31a2形成为大致圆筒形的内表面，其末端(图中的下端)被壳体31a的最末端闭塞。设置第一密封部31a1和第二密封部31a2以形成壳体31a内侧的凹部。

在大致为倒锥形的壳体31a的末端，形成有第一喷孔31b和第二喷孔31c。第一喷孔31b和第二喷孔31c均形成为连通壳体31a的内侧空间的末端与其外侧空间的通孔。即，燃料喷射装置3从暴露于燃烧室21(见图1)内的第一喷孔31b和第二喷孔31c向燃烧室21(见图1)内喷射燃料。

在此实施例中，第二喷孔31c被设置为比第一喷孔31b更接近壳体31a的末端(在图中更接近下端)。具体地，在此实施例中，第一喷孔31b被设置为接近第一密封部31a1的末端(在图中接近下端)。同时，第二喷孔31c被设于与第二密封部31a2的下端相应的位置处。即，第二喷孔31c被设于壳体31a的最末端。

在此实施例中，从在图中垂直延伸的壳体31a的中心轴在平面内观察时，多个第一喷孔31b形成为在径向上延伸并且位于相等角间隔处。与第一喷孔31b一样，多个第二喷孔31c形成为在径向上延伸并且位于相等角度处。

壳体31a的内侧容纳有轴向(图中的垂直方向)可移动的针阀31d。针阀31d由长且细的棒状部件构成。针阀31d的末端形成为通过将具有大锥角的第一倒截锥、具有小锥角的第二倒截锥与圆柱以这种顺序接合而得到的形状。

第一密封接触部31d1在第一倒截锥和第二倒截锥相连接的位置处设于针阀31d的末端。第一密封接触部31d1形成为向外伸出的圆形边缘以便能够在其整个外周上液密地接触第一密封部31a1。

即，第一密封接触部31d1形成为，当第一密封接触部31d1与第一密封部31a1接触时中断第一喷孔31b或第二喷孔31c与燃料通路31e(壳体31a的在其大致为倒锥形的末端的燃料供给方向上游的部位和针阀31d的在第一密封接触部31d1上游的部位之间的空间)之间的连通。

第二喷孔阻塞部31d2设于针阀31d的最末端。第二喷孔阻塞部31d2为上述位于针阀31d的末端的圆柱部，并且当第二喷孔阻塞部31d2被安装于由第二密封部31a2形成的大致圆筒形凹部内时，中断该凹部与第二喷孔31c之间的连通。

另外，根据此实施例的燃料喷射阀31被构造为，根据针阀31d的提升状态(提升量)，处于第一喷孔31b和燃料通路31e相互连通并且第二喷孔31c和燃料通路31e之间的连通被中断的状态(见图2B)，或者第一喷孔31b、第二喷孔31c和燃料通路31e之间相互连通的状态(见图2C)。

即，在此实施例中，燃料喷射阀31被构造为根据诸如负荷和燃料喷射量等工作条件可切换地执行使用第一喷孔31b而不使用第二喷孔31c的第一燃料喷射(见图2B)，以及使用第一喷孔31b和第二喷孔31c的第二燃料喷射(见图2C)。

再次参照图1，燃料喷射装置3为已知的共轨式，其中，各燃料喷射阀31经由燃料供给管33连接至共轨32。燃料泵35设于共轨32和燃料箱34之间的燃料供给通路内。

《进/排气装置》为了能够向发动机2的燃烧室21供给空气(包含再循环的排气)、从燃烧室21排出排气以及净化排气，进/排气装置4被如下构造。

进气歧管41安装于发动机2上，用以向各燃烧室21供给空气。进气歧管41经由进气管43连接至空气滤清器42。节气门44设于进气管43内。

构成此实施例的排气通路的排气歧管45安装于发动机2上，用以接收来自各燃烧室21的排气。排气歧管45与排气管46相连。催化剂过滤器47设于构成此实施例的排气通路的排气管46内。

根据此实施例的催化剂过滤器47不仅净化排气中的HC、CO和NOx这三种成分，还用作捕集排气中的悬浮的碳颗粒(以下简称为“颗粒”)的颗粒过滤器。此外，催化剂过滤器47可以被再生，即具有接收热排气供给以便将所捕集的颗粒氧化为二氧化碳的再生功能。

涡轮增压器48设于进气管43和排气管46之间。即，进气管43与涡轮增压器48的压缩机48a侧相连，排气管46与涡轮增压器48的涡轮48b侧相连。

EGR装置49设于进气歧管41和排气歧管45之间。这里，术语“EGR”为“废气再循环”的缩写。EGR装置49包括EGR通路49a、控制阀49b和EGR冷却器49c。

EGR通路49a为用于再循环的排气(EGR气体)的通路，并连接进气歧管41和排气歧管45。控制阀49b和EGR冷却器49c设于EGR通路49a内。控制阀49b被构造并设置成控制被供给至进气歧管41的EGR气体量。EGR冷却器49c利用发动机2的冷却剂来冷却EGR气体。

《发动机控制装置》作为本发明的控制装置的发动机控制装置5控制包括燃料喷射装置3的发动机的工作。

发动机控制装置5包括电子控制单元(ECU)51。ECU 51包括微处理器(CPU)51a、随机读取存储器(RAM)51b、只读存储器(ROM)51c、输入端口51d、A/D转换器51e、输出端口51f、驱动器51g和双向总线51h。

构成本发明的第一参数获取部(第一参数获取装置)、第二参数获取部(第二参数获取装置)、第三参数获取部(第三参数获取装置)和温度估计部(温度估计装置)的CPU 51a执行用于控制发动机控制系统1中的各部件的工作的例程(程序)。

在CPU 51a执行例程时，必要时，RAM 51b暂时地存储数据。ROM51c预先存储上述例程(程序)以及在执行例程时参照的表格(查询表和脉谱图)、参数等。

输入端口51d经由A/D转换器51e与稍后将说明的发动机控制系统1中的各种传感器相连接。输出端口51f经由驱动器51g与发动机控制系统1中的各部件(诸如燃料喷射阀31)相连接。CPU 51a、RAM 51b、ROM 51c、输入端口51d和输出端口51f经由双向总线51h相互连接。

发动机冷却剂温度传感器52a、增压压力传感器52b、空气流量计52c、进气温度传感器52d、缸内压力传感器52e、烟雾传感器52f、上游空燃比传感器52g、下游空燃比传感器52h、共轨压力传感器52k、曲柄转角传感器52m和负荷传感器52n均通过A/D转换器51e与ECU 51的输入端口51d相连接。

构成本发明的第一参数获取部(第一参数获取装置)和第二参数获取部(第二参数获取装置)的发动机冷却剂温度传感器52a安装于发动机2。发动机冷却剂温度传感器52a根据发动机冷却剂温度Thw产生输出电压。

构成本发明的第一参数获取部(第一参数获取装置)和第二参数获取部(第二参数获取装置)的增压压力传感器52b设于进气管43。增压压力传感器52b根据增压压力Pc产生输出电压。

构成本发明的第一参数获取部(第一参数获取装置)和第二参数获取部(第二参数获取装置)的空气流量计52c设于进气管43。空气流量计52c根据每单位时间在进气管43内流动的进气的质量流量(进气流量Ga)产生输出电压。

构成本发明的第一参数获取部(第一参数获取装置)和第二参数获取部(第二参数获取装置)的进气温度传感器52d设于进气管43。进气温度传感器52d根据在进气管43内流动的进气的温度(进气温度Ti)产生输出电压。

缸内压力传感器52e安装于发动机2。缸内压力传感器52e根据缸内压力Ps产生输出电压。

烟雾传感器52f设于排气歧管45。烟雾传感器52f产生与燃烧后从燃烧室21排出至排气歧管45内的排气中的颗粒量Qp相对应的输出电压。

上游空燃比传感器52g设于排气管46内，在排气流动方向上处于催化剂过滤器47的上游位置。上游空燃比传感器52g为精确地读出宽范围内的空燃比的限界电流式氧浓度传感器，并产生与空燃比afr相对应的输出电压。

下游空燃比传感器52h设于排气管46内，在排气流动方向上处于催化剂过滤器47的下游位置。下游空燃比传感器52h为电动势式(浓差电池式)氧浓度传感器，并被构造为产生在理论空燃比附近突然变化的输出电压。

构成本发明的第一参数获取部(第一参数获取装置)、第二参数获取部(第二参数获取装置)和第三参数获取部(第三参数获取装置)的共轨压力传感器52k设于共轨32内。共轨压力传感器52k产生与共轨32内部的压力即共轨压力Pcr相对应的输出电压。

构成本发明的第一参数获取部(第一参数获取装置)和第二参数获取部(第二参数获取装置)的曲柄转角传感器52m在每次发动机2的曲轴(未图示)转过预定角度(例如，10°)时输出窄脉冲，并在每次曲轴转过360°时输出宽脉冲。基于曲柄转角传感器52m的输出获得发动机转速NE。

负荷传感器52n是加速器操作量传感器，并且根据加速器踏板61的操作量Accp产生输出电压。

<实施例中沉积物附着状态的估计概况>以下参照附图说明根据本实施例的沉积物附着状态(沉积物瞬间附着量和沉积物累积量)的估计概况。

此实施例的燃料喷射装置3根据工作条件可切换地执行仅通过第一喷孔31b喷射燃料的第一燃料喷射(见图2B)以及通过第一喷孔31b和第二喷孔31c两者喷射燃料的第二燃料喷射(见图2C)。即，在此实施例中，第二喷孔31c不如第一喷孔31b使用频繁。

因此，当第一燃料喷射即燃料不从第二喷孔31c喷射的状态持续一定时间时，沉积物趋向于附着/累积于第二喷孔31c的内部和周围。

因而，在此实施例中，如下所述估计第二喷孔31c处的沉积物瞬间附着量和沉积物累积量。

认为第二喷孔31c处的沉积物的附着/累积如下发生。(1)在第一燃料喷射中，燃料残留于由第二密封部31a2形成的大致圆筒形凹部内和第二喷孔31c内。另外，从第一喷孔31b喷射的部分燃料附着于第二喷孔31c的外侧开口(面向燃烧室21的开口)周围。沉积物由诸如未燃燃料的不完全燃烧等反应的产物和通过这种未燃燃料的挥发而沉淀的杂质形成。(2)第二喷孔31c附近的区域暴露于燃烧室21内燃烧后产生的气体中。此时，在燃烧室21内的燃料燃烧期间产生的颗粒附着于第二喷孔31c的内侧和附近。

这里，在负荷相对小的工作区域执行不从第二喷孔31c喷射燃料的第一燃料喷射。在这样的工作区域内，第二喷孔31c附近的温度相对低。

在此工作区域内，沉积物的主要成分为颗粒形式，其“物理地”附着于第二喷孔31c的内侧和附近(不发生由于沉积物和壳体31a之间的化学结合而引起的“化学”附着)。在这种情况下，通过从第二喷孔31c喷射燃料而有效地减小附着/沉积于第二喷孔31c处的沉积物的量。

图3是示出颗粒量对第二喷孔31c处的阻塞程度的影响的试验结果的图。在图3中，横轴表示循环数，纵轴表示由喷射压力和实际的喷射量得到的实质喷孔直径。在图3中示出的温度为喷嘴温度。由图3可知，在负荷相对小且喷嘴温度(第二喷孔31c附近的温度)低的工作区域内，第二喷孔31c处的阻塞程度(实质喷孔直径的减小程度)随着颗粒量的增大而增大。第二喷孔31c处的阻塞程度也受温度影响。

因此，在某一循环内沉积物的瞬间附着的沉积物量可以表达为颗粒量Qp和喷嘴温度Tnz的函数。另外，除非燃料从第二喷孔31c喷射，沉积物累积量随着工作循环数的增加而增大。因而，通过对当在工作循环内执行第一燃料喷射时沉积物的瞬间附着量进行积分来估计沉积物累积量。

<实施例中沉积物附着状态的估计的具体示例>以下参照流程图说明根据此实施例的估计沉积物附着状态的工作的具体示例。

图4为示出上述工作的流程图。在以下流程图的各步骤的说明中，适当地使用在图1、图2A、图2B和图2C中给出的参考数字，且术语“步骤”简写为“S”。

ECU 51中的CPU 51a在每个预定间隔(曲柄转角)处重复地执行图4中示出的沉积物累积量估计例程400。

当沉积物累积量估计例程400开始时，基于负荷传感器52n的输出等获得当前的燃料喷射量Qi和要求的发动机转速N(S405)。

这里，在此具体示例中，目标燃料喷射量Qt被用作当前的燃料喷射量Qi。目标燃料喷射量Qt为基于缸内进气量Mc、要求的发动机转速N和基于负荷传感器52n的输出的目标空燃比afrt得到的反馈校正之前的燃料喷射量，缸内进气量Mc是基于空气流量计52c的输出下的进气流速Ga、当前发动机转速Ne和预定脉谱图而得到的。目标燃料喷射量Qt是引燃喷射量Qpilot、预喷射量Qpre、主喷射量Qmain、后喷射量Qafter和二次喷射量Qpost的总和。

然后，在S410中，基于燃料喷射量Qi、要求的发动机转速N和当前的燃料喷射压力Pi，判定当前的燃料喷射是第一燃料喷射还是第二燃料喷射。这里，在此具体示例中，共轨压力Pcr被用作当前的燃料喷射压力Pi。

如果当前的燃料喷射为第一燃料喷射(S410＝是)，则在S420中获得积分沉积物量的计数器C的增量CI，且在S425中计数器C递增。利用基于Qp、Tnz、Qi、N和Pi的脉谱图(或与这些参数的物理量相应的各传感器的输出；同样适用于下文)获得增量CI。

应当注意在此具体示例中，基于烟雾传感器52f的输出信号获取的Qp被用于获得增量CI。下文将详细说明作为此实施例的主要部分的喷嘴温度Tnz的获取(估计)。

如果当前的燃料喷射为第二燃料喷射(S410＝否)，则在S430中获取沉积物量计数器C的减量CD，且在S435中计数器C递减。使用基于Qi、N和Pi的脉谱图获取减量CD。

在计数器C根据S405的判定结果而递增或递减后，在S440中判定是否已经设定强制燃料喷射执行标记k(1或0)。

如果尚未设定强制燃料喷射执行标记k(S440＝否)，则在S445中判定计数器C的值是否超出预定值C1。如果计数器C的值超出预定值C1(极限沉积物量)(S445＝是)，则在S450中设定强制燃料喷射执行标记k。如果计数器C的值未超出预定值C1(S445＝否)，则随后的步骤被跳过。

如果已经设定了强制燃料喷射执行标记k(S440＝是)，或者如果在S450中设定了强制燃料喷射执行标记k，则在S460中执行使用第二喷孔31c的强制燃料喷射。然后，以与S430中相同的方式，在S470中基于当前的强制燃料喷射的条件获取沉积物量计数器C的减量CD，且在S475中计数器C递减。

随后，在S480中，判定在强制燃料喷射后计数器C的值是否为预定值C2(容许沉积物量)或者更小。如果计数器C的值等于或小于预定值C2(S480＝是)，则在S485中强制燃料喷射执行标记k被重置(设定为0)。如果计数器C的值超出预定值C2(S480＝否)，则跳过S485。

在如上所述执行关于强制燃料喷射执行标记k和积分沉积物量的计数器C的处理程序并基于标记k和计数器C的值执行强制燃料喷射后，处理程序进行至S495，此例程暂时中止。

根据此具体示例的处理程序，可以基于颗粒量更精确地获取或估计在第二喷孔31c处的沉积物瞬间附着量和沉积物累积量。通过使用这样获取或估计的值，更适当地执行强制燃料喷射的控制以从第二喷孔31c周围清除累积的沉积物。

<实施例中喷嘴温度的估计的具体示例>以下将详细说明作为此实施例的主要部分的喷嘴温度Tnz的获取(估计)的具体示例。

作为锐意研究的结果，本发明的发明人发现了以下事实。

(1)各种发动机工作参数中，燃料喷射量Qi[mm³/st]、点火定时IGT[ATDC]、燃料喷射压力Pi[MPa]和发动机转速NE[rpm]对喷嘴温度Tnz[℃]的影响最大。

(2)在这四个参数中，燃料喷射量Qi是对喷嘴温度Tnz影响最大的(Qi越大，Tnz越高)，点火定时IGT是影响第二大的(IGT越延迟，Tnz越低)，燃料喷射压力Pi是影响第二小的(Pi越高，Tnz越高)，发动机转速NE是影响最小的(相同负荷下，NE越高，Tnz越低)。

(3)可以由下式(a)得到喷嘴温度Tnz。利用式(a)得到的估计值和实际测量值之间的相关系数极高(0.95或更高)。

Tnz＝C1·NE+C2·Qi+C3·IGT+C4·Pi...(a)

(其中，C1-C4均为根据发动机规格的差异而不同的常数)

这里，在此具体示例中，即使没有缸内压力传感器52e，也能通过使用已经被ECU 51用于发动机控制的各种参数的“点火模型”来估计点火定时IGT。通过点火模型进行的点火定时IGT的估计使用发动机转速NE、进气温度Ti、燃料喷射量Qi、发动机冷却剂温度Thw、燃料喷射压力Pi、燃料喷射定时IT、缸内氧浓度(进气流量Ga和EGR率EGRR)以及增压压力Pc。

图5是示出上述工作的示例的流程图。

ECU 51中的CPU 51a在预定间隔(曲柄转角)处重复地执行图5中示出的喷嘴温度估计例程500。

当喷嘴温度估计例程500开始时，在S510中获取发动机转速NE。在S520中，获取进气温度Ti和发动机冷却剂温度Thw。在S530中，获取共轨压力Pcr作为燃料喷射压力Pi。在S540中，获取进气流量Ga、EGR率EGRR和增压压力Pc。

在S550中，以与在S405(见图4)中相同的方式，获取目标燃料喷射量Qt作为燃料喷射量Qi。在S560中，通过上述点火模型估计点火定时IGT。

然后，在S570中，基于式(a)估计喷嘴温度Tnz，并且此例程暂时终止(S595)。

如上所述，在此具体示例中，可以通过使用已经被ECU 51用于发动机控制的各种参数，来精确地估计喷嘴温度Tnz。

应当注意，在S510至S550中使用各种传感器和CPU 51a获取各种参数的处理程序相应于本发明的第一至第三参数获取装置。而且，在由CPU51a进行的S570中的处理程序相应于本发明的温度估计装置。

<喷嘴温度调节的具体示例>下面将参照流程图说明喷嘴温度调节处理程序的具体示例，该喷嘴温度调节处理程序抑制燃料喷射阀31的末端的沉积物的固着(化学的，强附着)以及燃料喷射阀31的末端的劣化(诸如由于被过热导致的回火所软化，第一密封部31a1和第二密封部31a2的磨损)的加速。

图6是示出该工作的流程图。

ECU 51中的CPU 51a在预定间隔(曲柄转角)处重复地执行图6中示出的喷嘴温度调节例程600。

当喷嘴温度调节例程600开始时，首先，在S605中，获取喷嘴温度Tnz。以与上述相同的方式获取喷嘴温度Tnz。然后，在S610中，判定喷嘴温度Tnz是否高于预定温度α℃(例如，170℃)。

如果喷嘴温度Tnz高于预定温度α℃(S610＝是)，则计测喷嘴温度持续高温的时间的计数器Ch开始递增。随后，在S620中，判定计数器Ch的值是否超出预定值Ch1。

如果计数器Ch的值超出预定值Ch1(S620＝是)，则在S630中设定喷嘴温度调节模式标记x，并在S635中将发动机工作条件设定为喷嘴温度被降低的喷嘴温度调节模式。通过调节进气流量Ga、燃料喷射量Qi、燃料喷射压力Pi、点火定时IGT、增压压力Pc等中的至少一者(诸如减小Qi或Pi，增大Ga，以及延迟点火定时IGT)来执行喷嘴温度调节模式。如果计数器Ch的值不大于预定值Ch1(S620＝否)，则跳过S630及其以下步骤。

如果喷嘴温度Tnz等于或低于预定温度α℃(S610＝否)，则在S640中重置计数器Ch。随后，在S650中，判定是否已经设定了喷嘴温度调节模式标记x。如果尚未设定喷嘴温度调节模式标记x(S650＝否)，则跳过S655及其以下步骤。

如果已经设定了喷嘴温度调节模式标记x(S650＝是)，则计测喷嘴温度调节模式持续时间的计数器Cr开始递增。随后，在S660中，判定计数器Cr的值是否超出预定值Cr1。

如果计数器Cr的值超出预定值Cr1(S660＝是)，则在S670中重置喷嘴温度调节模式标记x，在S675中取消喷嘴温度调节模式，并在S680中重置计数器Cr。如果计数器Cr的值未超出预定值Cr1(S660＝否)，则跳过S670及其以下步骤。

然后，处理程序进行至S695，在这里，此例程暂时终止。

根据此具体示例的处理程序，可以有效地抑制喷嘴温度长时间超出α℃。因此，能够有效地抑制燃料喷射阀31末端的沉积物的固着和燃料喷射阀31末端的磨损的加速。附带地，下文将说明沉积物的化学固着的对策的变型例。

<实施例的构造实现的效果>根据此实施例，即使没有喷嘴温度传感器或用于估计喷嘴温度Tnz的特殊参数，也可以利用已经被ECU 51a用于发动机控制的各种参数极其精确地估计喷嘴温度Tnz。

因而，可以更精确地估计沉积物的生成状态。这允许更有利地执行发动机控制(在燃料喷射装置3中的燃料喷射控制)，以便抑制由于喷嘴温度Tnz过高而引起的燃料喷射阀31的末端的沉积物的强固着及劣化(诸如第一密封部31a1和第二密封部31a2的磨损)。另外，有利地维持了燃料喷射量控制的精度。

而且，在此实施例中，利用燃料喷射量Qi[mm³/st]、点火定时IGT[ATDC]、燃料喷射压力Pi[MPa]和发动机转速NE[rpm]的函数估计喷嘴温度Tnz。因而，可以省略在各种发动机工作条件下实际测量喷嘴温度以制成喷嘴温度脉谱图。

此外，在此实施例中，当喷嘴温度Tnz保持在预定水平或更高水平的状态持续预定时间或更久时，设定喷嘴温度Tnz会被降低的工作条件。这使得有效地抑制燃料喷射阀31末端的沉积物的固着和燃料喷射阀31末端的磨损的加速。

<变型例的列举>应当注意，上述实施例和具体示例仅仅是本发明的示意性的例子。因此，本发明并不以任何方式限定为所述实施例。

因而，只要变型不背离本发明的实质，对实施例可以作出各种变型。

以下将说明几种典型的变型例。应当理解，本发明不限于以下列举的那些变型例。另外，在不背离本发明的技术范围的情况下，可以适当地组合应用多个变型例。

(A)发动机控制系统1可以适用于包括但不限于汽油发动机、柴油发动机和甲醇发动机的任何类型的发动机。对气缸的数目和气缸的配列(直列、V型或水平对置)也没有特别限制。

(B)烟雾传感器52f最优选地设于排气流动方向上的最上游位置处，即实施例中所述的位置(排气歧管45)。然而，烟雾传感器52f不限于此位置。例如，烟雾传感器52f可以设于催化剂过滤器47和涡轮增压器48的涡轮48b之间。

(C)为了获取颗粒量Qp，可以用上游压力传感器和下游压力传感器代替烟雾传感器52f。这里，上游压力传感器设于排气管46内催化剂过滤器47的在排气流动方向上的上游位置。同样地，下游压力传感器设于排气管46内催化剂过滤器47的在排气流动方向上的下游位置。

(D)可以使用根据节气门44的开度输出信号的节气门位置传感器代替负荷传感器52n。

(E)在S420中，可以估计颗粒量Qp(或者可以产生与颗粒量Qp的估计值相应的信号)，代替烟雾传感器52f获取颗粒量Qp(或者获取与颗粒量Qp的估计值相应的信号)。

对于这种估计，例如，可以使用图7中所示的炭烟图。此炭烟图存储于ROM 51c中，用于估计催化剂过滤器47上捕集的颗粒的状态。通过该炭烟图，可以基于实际的发动机转速NE和指令燃料喷射量Qc估计颗粒量Qp。

根据这种构造，不必设置烟雾传感器52f或者使用用于估计颗粒量Qp的专门的脉谱图等。因此，可以简化装置构造，从而减轻CPU 51a的处理负担。

应当注意，炭烟图是基于发动机在稳态工作状态下工作的情况下颗粒生成量的测量值。因此，在作为加速器踏板61的操作结果的进气流量的目标值和在实际操作中基于空气流量计52c的输出的进气流量Ga的测量值之间可能会存在误差(特别地，在过渡工作状态下)。

因而，优选地通过考虑进气流量Ga的这种误差来校正利用炭烟图得到的颗粒量Qp。这使得可以更精确地估计沉积物的生成状态。

可替代地，可以基于上游压力传感器和下游压力传感器的输出(催化剂过滤器47处的压力差)来估计颗粒量Qp。即，可以基于阻塞催化剂过滤器47的炭烟量的估计值来估计沉积物累积量。

(F)可以同时使用用于获取颗粒量Qp的多个不同手段。

在这种构造中，可以基于多个颗粒量Qp得到多个沉积物瞬间附着量和多个沉积物累积量。在这种情况下，优选地基于多个沉积物瞬间附着量中的最大值或多个沉积物累积量中的最大值执行燃料喷射控制。

可替代地，可以基于多个颗粒量Qp中的最大值得到沉积物瞬间附着量或沉积物累积量。

根据这种构造，可以更适当地控制燃料喷射装置3。例如，可以在更适当的定时执行从第二喷孔31c的强制燃料喷射。这有效地抑制了大量沉积物的附着/累积而导致完全阻塞第二喷孔31c。

(G)可以在每预定数量的循环处(例如，在每气缸数目的整数倍数量的循环处)或者在预定间隔处，而不是在每循环处(在预定曲柄转角处)，估计沉积物瞬间附着量和沉积物累积量。

例如，如果烟雾传感器52f被用于实际测量颗粒量Qp，并基于实际测量的颗粒量Qp获取或估计沉积物瞬间附着量和沉积物累积量，则获取或估计的沉积物瞬间附着量的值被认为是相对正确的。因此，在这种情况下，优选地在每循环处(在每预定曲柄转角处)估计沉积物瞬间附着量和沉积物累积量。

相反地，例如，如果使用炭烟图但是不校正进气流量，或者如果使用催化剂过滤器47处的压力差，则取代在每循环处(每预定曲柄转角处)精确地估计沉积物瞬间附着量和沉积物累积量，可以在每预定数量循环处(例如，在每气缸数目的整数倍数量的循环处)或者在每预定时间处估计沉积物瞬间附着量和沉积物累积量，这提供了更高的精度。

(H)还可以以相同方式获取或估计第一喷孔31b处的沉积物附着/累积量。即，当颗粒量大时，促进了第一喷孔31b处的沉积物的附着/累积，这与上述第二喷孔31c处的情况大致相同。因此，本发明还可以有利地应用于包括不具有第二喷孔31c的燃料喷射阀31的燃料喷射装置3。

(I)可以适当地改变上述各处理程序中使用的参数。

例如，要求的发动机转速N和实际的发动机转速NE可以彼此互换。而且，可以使用共轨压力Pcr以外的参数作为燃料喷射压力Pi。

代替目标燃料喷射量Qt，可以使用(通过基于空燃比传感器的输出等对目标燃料喷射量进行校正而得到的)指令燃料喷射量Qc作为燃料喷射量Qi。可替代地，可以基于共轨压力Pcr的减小量得到燃料喷射量Qi。

另外可替代地，在各喷射定时处的诸如主喷射量Qmain等单独的喷射量可以被用作燃料喷射量Qi。

(J)为了估计喷嘴温度Tnz，可以使用进气流量Ga或EGR率EGRR。这些参数影响点火定时IGT。

(K)可以通过除了具体示例中的上述方法之外的各种方法获取(实际测量或估计)点火定时IGT。

例如，可以通过缸内压力传感器52e(燃烧压力传感器)检测点火定时IGT。可替代地，可以利用已知的点火定时图估计点火定时IGT。此点火定时图的一个例子使用发动机转速NE和基于加速器踏板61的操作量Accp的发动机负荷L作为参数，另一个例子使用发动机转速NE和燃料喷射量Qi作为参数。

而且，对于火花塞点火发动机，可以用火花塞点火定时Tign指定点火定时IGT。

(L)本发明不排除使用喷嘴温度图。例如，可以将发动机转速NE和燃料喷射量Qi用作喷嘴温度图的参数。

(M)可以单独地执行减小燃料喷射阀31的末端的沉积物的固着(化学的，强附着)的加速的喷嘴温度调节处理程序和减小燃料喷射阀31的末端的劣化(诸如由于被过热导致的回火所软化，第一密封部31a1和第二密封部31a2的磨损)的加速的喷嘴温度调节处理程序。

即，在图6的流程图中，可以在喷嘴温度Tnz保持在α1之上的状态持续预定时间的情况和喷嘴温度Tnz保持在α2之上的状态持续预定时间的情况之间执行不同的处理程序。

这里，温度α1是为抑制燃料喷射阀31的末端的磨损而设定的喷嘴温度Tnz的标准值。同时，温度α2是为抑制沉积物的化学固着而设定的喷嘴温度Tnz的标准值。

在前一种情况下，如具体示例中所述执行处理程序。在后一种情况下，点火定时IGT被延迟，燃料喷射压力Pi被增大以最小化沉积物产生量的增大。

这里，当燃料喷射压力Pi增大时，喷嘴温度Tnz趋于升高。然而，如上所述，燃料喷射量Qi的减小或点火定时IGT的延迟对喷嘴温度Tnz的使之降低的影响大于燃料喷射压力Pi对喷嘴温度Tnz的使之升高的影响。

因此，即使燃料喷射压力Pi增大以减小沉积物产生量的增大，也可以在最小化由延迟点火定时IGT等引起的喷嘴温度Tnz的升高的同时，有利地除去沉积物，喷嘴温度Tnz对点火定时IGT更敏感。

(N)本发明的构造可以应用于发动机控制系统1(燃料喷射装置3)的各种工作控制中。例如，本发明的构造不仅可以应用于防止燃料喷射阀31的末端处沉积物的产生或该末端的磨损的处理程序(强制燃料喷射控制或喷嘴温度控制)，还适用于校正燃料喷射量的情况(获取校正量，该校正量被用于校正目标燃料喷射量Qt而得到指令燃料喷射量Qc)。

(O)应当理解，未具体提及的其他变型也可能落入本发明的范围内，只要它们未背离本发明的本质。在构成用于解决本发明的问题的手段的要素中，除了在上述实施例和变型例中所述的具体构造外，在效果和功能方面被描述的要素可以包括实现所述效果和功能的任意构造。

Claims

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机包括从设于燃料喷射阀(31)末端的喷孔(31b，31c)向燃烧室(21)内喷射燃料的燃料喷射装置(3)，所述控制装置的特征在于包括：

第一参数获取部(51a)，所述第一参数获取部获取表示当燃料在所述燃烧室(21)内燃烧时的燃烧温度的第一参数；

第二参数获取部(51a)，所述第二参数获取部获取表示热暴露定时和热暴露时间的第二参数，所述热暴露定时为所述燃料喷射阀(31)的所述末端开始暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中时的定时，所述热暴露时间为所述燃料喷射阀(31)的所述末端被暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中的时间；

第三参数获取部(51a)，所述第三参数获取部获取表示伴随所述喷孔(31b，31c)处所述燃料的压力降低而发生的所述燃料的温度上升的第三参数；

温度估计部(51a)，所述温度估计部基于所述第一至第三参数估计所述燃料喷射阀(31)的所述末端的温度。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述第一参数获取部(51a)获取燃料喷射量和燃烧定时作为所述第一参数。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，所述第一参数获取部(51a)获取均表示与所述燃烧定时相应的参数的发动机转速、燃料喷射量、进气温度、发动机冷却剂温度、燃料喷射压力、燃料喷射定时、缸内氧浓度和增压压力中的至少一个作为所述第一参数。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其中，所述第二参数获取部(51a)获取发动机转速和燃烧定时作为所述第二参数。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其中，所述第二参数获取部(51a)获取均表示与所述燃烧定时相应的参数的发动机转速、燃料喷射量、进气温度、发动机冷却剂温度、燃料喷射压力、燃料喷射定时、缸内氧浓度和增压压力中的至少一个作为所述第二参数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其中，所述第三参数获取部(51a)获取所述燃料喷射装置(3)内所述燃料的压力作为所述第三参数。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其中，所述燃料的喷射条件被控制成使得当通过所述温度估计部(51a)获得的估计温度保持在预定温度以上的状态至少持续预定时间时，所述燃料喷射阀(31)的所述末端的温度被降低。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其中，燃料喷射量、燃烧定时、燃料喷射压力和发动机转速作为所述第一至第三参数中的至少一个而被获取，并且所述温度估计部(51a)基于所述燃料喷射量、所述燃烧定时、所述燃料喷射压力和所述发动机转速的函数估计所述燃料喷射阀(31)的所述末端的温度。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其中，所述函数表示为Tnz＝C1·NE+C2·Qi+C3·IGT+C4·Pi，其中，Tnz表示所述燃料喷射阀(31)的所述末端的温度，NE表示所述发动机转速，Qi表示所述燃料喷射量，IGT表示所述燃烧定时，Pi表示所述燃料喷射压力，且C1至C4均表示根据发动机规格不同而不同的常数。

10.一种内燃机的控制方法，所述内燃机包括从设于燃料喷射阀(31)末端的喷孔(31b，31c)向燃烧室(21)内喷射燃料的燃料喷射装置(3)，所述控制方法的特征在于包括：

获取表示当所述燃料在所述燃烧室(21)内燃烧时的燃烧温度的第一参数；

获取表示热暴露定时和热暴露时间的第二参数，所述热暴露定时为所述燃料喷射阀(31)的所述末端开始暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中时的定时，所述热暴露时间为所述燃料喷射阀(31)的所述末端被暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中的时间；

获取表示伴随所述喷孔(31b，31c)处所述燃料的压力降低而发生的所述燃料的温度上升的第三参数；以及

基于所述第一至第三参数估计所述燃料喷射阀(31)的所述末端的温度。

11.一种内燃机的控制装置，所述内燃机包括从设于燃料喷射阀末端的喷孔向燃烧室内喷射燃料的燃料喷射装置，所述控制装置包括：

第一参数获取部，所述第一参数获取部获取表示当燃料在所述燃烧室内燃烧时的燃烧温度的第一参数；

第二参数获取部，所述第二参数获取部获取表示热暴露定时和热暴露时间的第二参数，所述热暴露定时为所述燃料喷射阀的所述末端开始暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中时的定时，所述热暴露时间为所述燃料喷射阀的所述末端被暴露于由所述燃料的燃烧产生的热中的时间；

第三参数获取部，所述第三参数获取部获取表示伴随所述喷孔处所述燃料的压力降低而发生的所述燃料的温度上升的第三参数；

温度估计部，所述温度估计部基于所述第一至第三参数估计所述燃料喷射阀的所述末端的温度。