CN101578443A - 内燃机的控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机(2)的控制装置(发动机控制装置5)包括碳颗粒物量输出部(烟雾传感器53)和累积量输出部(CPU 51a)，该碳颗粒物量输出部产生表示悬浮碳颗粒物量的输出，该累积量输出部基于悬浮碳颗粒物量的输出值产生表示喷孔(第二喷孔31c)内及其周围的外来杂质(沉积物)的累积量的输出。

Description

内燃机的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于配备有构造为从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，以及用于该内燃机的控制方法。
背景技术
日本专利申请特开No.2002-310042(JP-A-2002-310042)和日本专利申请特开No.2006-57538(JP-A-2006-57538)记载了内燃机控制装置。所述控制装置估计附着/累积于燃料喷射装置(喷射器)的喷孔内及其周围的外来杂质(沉积物)的状态，并基于估计结果来执行处理。
在JP-A-2002-310042记载的装置中，喷射器的喷嘴设有第一喷孔和第二喷孔。在特定的运转条件下，可以从第一喷孔和第二喷孔两者喷射燃料，而在其他条件下，可以仅从第一喷孔喷射燃料而不从第二喷孔喷射燃料。
在该结构中，如果在相对长的时间内不执行从第二喷孔的燃料喷射，则沉积物会累积于各第二喷孔的出口的内部和周围。沉积物的累积会扰乱经由第二喷孔喷射的燃料量。因此，如果不执行经由第二喷孔的喷射的工作状态持续了预定时间，则强制地经由第二喷孔执行燃料喷射。
JP-A-2006-57538中记载的装置被设计为基于喷射器的远端的温度和氮氧化物的浓度来计算表示累积的沉积物的量的瞬时指标，然后通过累加瞬时值来估计已经累积于喷孔周围的沉积物的量。
发明内容
本发明提供了一种用于内燃机的控制装置(以下简称为“控制装置”)，该控制装置通过精确地确定喷孔内及其周围的沉积物的量而更适当地执行内燃机的工作控制；本发明还提供了一种用于内燃机的控制方法。
在本发明的第一方面，控制装置控制配备有燃料喷射装置的内燃机的工作。所述燃料喷射装置包括喷孔，向燃烧室内喷射燃料。所述燃料喷射装置被设置成使得所述喷孔暴露于燃烧室内。即，所述燃料喷射装置被构造并设置成使得燃料经由所述喷孔被直接喷射至燃烧室内。
在本发明的该第一方面，所述控制装置包括碳颗粒物量输出部及累积量输出部。所述碳颗粒物量输出部产生表示从燃烧室排出至排气通路内的燃烧后气体中的悬浮碳颗粒物量的输出(电压、电流或表示悬浮碳颗粒物量的数字数据)。所述累积量输出部基于所述碳颗粒物量输出部的输出，产生表示已累积于所述喷孔内及其周围的外来杂质的量的输出。
有时，在内燃机运转期间，未燃燃料残留在所述喷孔内侧或者未燃燃料会附着于燃料喷射装置的在所述喷孔附近的一部分上。由正经历诸如不完全燃烧等反应的未燃燃料形成的产物，或者通过未燃燃料的挥发而沉淀的杂质，有时附着于所述喷孔内侧或其附近。
此外，喷孔的附近暴露于燃烧室内产生的燃烧后气体中。此时，当燃烧室内的燃料燃烧时产生的碳颗粒物质(前述的悬浮碳颗粒物)有时附着于所述喷孔内侧或其附近。
这样，外来杂质累积于所述喷孔的内侧或附近。顺便提及，所述外来杂质主要包括碳及碳基化合物。特别地，所述悬浮碳颗粒物可以是构成外来杂质的材料。因此，所述悬浮碳颗粒物量可以大大影响颗粒物的累积量(实质上，所述悬浮碳颗粒物量可以视为所述外来杂质的累积量的直接因素)。
在这点上，在该第一方面，基于表示所述悬浮碳颗粒物量的输出而得到表示所述外来杂质的累积量的输出。即，在本发明中，基于所述悬浮碳颗粒物量来确定所述累积量。另外，所述累积量的确定可以在预定间隔(例如，内燃机的每个工作循环，或在预定时间)执行。
根据该第一方面，基于所述悬浮碳颗粒物量更精确地确定所累积的外来杂质的状态。因此，根据该第一方面，能够更适当地执行内燃机的工作控制(燃料喷射量的校正控制、用于除去所述外来杂质的强制燃料喷射控制等)。
所述碳颗粒物量输出部可以设有悬浮碳颗粒物量传感器。所述悬浮碳颗粒物量传感器设于所述排气通路上。所述悬浮碳颗粒物量传感器被构造成例如输出与所述悬浮碳颗粒物量相应的电压，或者通过将所述电压转变为数字信号而得到的数字数据。
所述碳颗粒物量输出部可以设有悬浮碳颗粒物量估计部。所述悬浮碳颗粒物量估计部基于所述内燃机的运转条件输出所述悬浮碳颗粒物量的估计值。这里的运转条件为控制所述内燃机及其外围设备以便实现预定运转状态如目标发动机转速、目标负荷、要求的(或指令的)燃料喷射量等的参数。
所述悬浮碳颗粒物量估计部可以基于表示所述内燃机的燃料喷射量的信号(电流或电压的波形，或数字数据)以及表示发动机转速的信号(电流或电压的波形，或数字数据)输出估计出的悬浮碳颗粒物量。
如果所述排气通路设有过滤器、第一压力传感器和第二压力传感器，则所述悬浮碳颗粒物量估计部可以基于所述第一压力传感器的输出和所述第二压力传感器的输出而输出所述悬浮碳颗粒物量的估计值。
所述过滤器捕集悬浮的碳颗粒。另外，所述第一压力传感器设于所述过滤器的上游，所述第二压力传感器设于所述过滤器的下游。所述第一和第二压力传感器均产生与气体压力相应的输出。
所述控制装置还可以包括校正部。所述校正部基于当前进气量校正所述估计值的输出。
所述碳颗粒物量输出部可以产生表示所述悬浮碳颗粒物量的多个输出。
在这种情况下，所述累积量输出部可以基于来自所述碳颗粒物量输出部的给出所述悬浮碳颗粒物量的最大值的输出而输出颗粒物累积量。
在这种结构中，例如，所述累积量输出部获得来自所述碳颗粒物量输出部的多个输入，并基于给出所述悬浮碳颗粒物量的最大值的输入而产生输出。可替代地，所述碳颗粒物量输出部的多个输出之中，给出最大悬浮碳颗粒物量的输出被输入至所述累积量输出部。基于该输入，所述累积量输出部产生表示累积量的输出。
根据该结构，所述内燃机的控制被更适当地执行。例如，用于抑制使得喷孔完全被外来杂质阻塞的颗粒物质大规模累积的发生的强制燃料喷射控制可以在更适当的定时执行。
可替代地，如果所述碳颗粒物量输出部被如上所述构造，则所述累积量输出部可以产生基于多个值之中给出累积量最大值的累积量的输出，所述累积量是基于所述碳颗粒物量输出部的多个输出而得到的。
在该结构中，所述累积量输出部基于所述碳颗粒物量输出部的多个输出而得到表示所述累积量的多个值。然后，所述累积量输出部基于给出累积量最大值的值产生输出。
根据该结构，如上所述，所述内燃机的控制可以被更适当地执行。
顺便提及，所述喷孔附近的所述燃料喷射装置的温度是所述外来杂质的产生/累积的重要因素。因此，所述累积量输出部可以基于所述喷孔附近的温度而产生输出。这使得能够更精确地获得或估计所述外来杂质的累积的状态。
顺便提及，如果温度处于或高于预定水平的高温状态持续较长时间，则前述部位的磨损将发展，或者外来杂质将变得化学地粘合于上述部位。所以，如果温度处于或高于预定水平的高温状态持续了预定时间，则所述控制装置可执行控制以将工作状态转变为温度降低了的工作状态。这使得能够更顺利地执行所述燃料喷射装置的燃料喷射控制。
如果所述燃料喷射装置具有第一喷孔和第二喷孔，并且能够选择性地执行仅通过所述第一喷孔喷射燃料的第一燃料喷射模式，以及通过第一和第二喷孔两者喷射燃料的第二燃料喷射模式，则所述累积量输出部可以产生表示所述第二喷孔内及其周围的外来杂质的累积量的输出。
在所述燃料喷射装置的该结构中，如果所述第一燃料喷射模式持续一段时间，则在所述第二喷孔的内部和周围的外来杂质的累积将变为可能。在该第一方面，由所述累积量输出部的输出，确定所述第二喷孔的内部和周围的外来杂质的累积量。因此，在包括可变喷嘴型燃料喷射装置的所述内燃机中的燃料喷射控制可以被更适当地执行。
如上所述，本发明的第一方面可应用于所述内燃机的工作控制中的各种情况。因此，例如，所述控制装置可以根据所述累积量输出部的输出执行燃料的强制喷射，以便除去外来杂质。可替代地，所述控制装置可以根据所述累积量输出部的输出执行燃料喷射量的校正(通过校正要求的燃料喷射量而获得用于获取指令燃料喷射量的校正量)。
本发明的第二方面涉及一种用于包括从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：产生表示被排出至排气通路内的燃烧后气体中的悬浮碳颗粒物量的输出；以及基于表示所述悬浮碳颗粒物量的输出产生表示所述喷孔内及其周围的外来杂质的累积量的输出。
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是示出本发明一实施例的总体结构的示意图；
图2A是图1中所示的喷嘴的远端部的放大的侧剖视图；
图2B是图1中所示的喷嘴的远端部的放大的侧剖视图；
图2C是图1中所示的喷嘴的远端部的放大的侧剖视图；
图3的曲线图示出颗粒物量对第二喷孔阻塞程度的影响的实验结果；
图4是在本发明的实施例中估计颗粒物累积量的示例工作的流程图；
图5是喷嘴温度调节处理的工作的流程图；
图6示出了炭烟图的示例。
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的实施例。
<系统的总体结构>图1是示出本发明的实施例的总体结构的示意图。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。在此实施例的发动机2中，设有多个燃烧室21。
《燃料喷射装置》燃料喷射装置3包括多个喷嘴31。此实施例中的喷嘴31是熟知的压电式燃料喷嘴。在各燃烧室21内设置一个喷嘴31。
各喷嘴31被设置成使得其远端被暴露于其相应的燃烧室21中。即，燃料喷射装置3被构造成使得燃料从暴露于相应的燃烧室21中的各喷嘴31的远端直接喷射到燃烧室21内。
图2A至2C是图1中所示的各喷嘴31的远端部的放大的侧剖视图。参照图2A，构成喷嘴31的主体部的壳体31a由远端部被封闭的管状部件构成。其封闭的远端部形成为大致倒锥形。壳体31a的远端部设有第一密封部31a1和第二密封部31a2。
第一密封部31a1由截顶锥形凹部(truncated conical depression)的内表面形成。第一密封部31a1的远端(图中的下端)与第二密封部31a2相连接。第二密封部31a2由大致圆筒形的内表面形成，第二密封部31a2的远端(图中的下端)被壳体31a的最远端部封闭。第一密封部31a1和第二密封部31a2设置成形成向壳体31a的内部开口的凹部。
第一喷孔31b和第二喷孔31c形成于壳体31a的远端部中。第一喷孔31b和第二喷孔31c形成为能够使壳体31a的内侧空间的远端部和壳体31a的外侧空间彼此相连通的贯通孔。在此实施例中，第二喷孔31c设于比第一喷孔31b更接近壳体31a的远端(在图中向下端)的位置处。
在此实施例中，第一喷孔31b定位成更靠近第一密封部31a1的远端(在图中更靠近其下端)。另外，在此实施例中，多个第一喷孔31b形成为，从沿图中的上下方向延伸的壳体31a的中心轴在平面图中呈放射状，且相对于中心轴呈相等的角度。
第二喷孔31c设于与第二密封部31a2的下端部相应的位置处。即，第二喷孔31c设于壳体31a的最远端部中。与第一喷孔31b相似，此实施例中的第二喷孔31c为放射状且等角度地形成。
壳体31a的内部容纳有针阀31d，该针阀31d在轴向(图中的上下方向)上可移动。针阀31d由细长棒状部件构成。针阀31d的远端部形成为通过将锥角大的第一倒截锥体、锥角小的第二倒截锥体和圆柱体依次接合而得到的形状。
在针阀31d的远端部，第一密封接触部31d1设于第一倒截锥体和第二倒截锥体相连的位置处。第一密封接触部31d1是向外突出形成的圆形边缘部。第一密封接触部31d1的整个周边形成为使得能够与第一密封部31a1流体密封地接合。
即，第一密封接触部31d1形成为切断第一喷孔31b和第二喷孔31c与燃料通路31e(在燃料供给方向上壳体31a的大致倒锥形远端部的上游侧的壳体31a的部位和在第一密封接触部31d1上游侧的针阀31d的部位之间的空间)之间的连通。
针阀31d的最远端部设有第二喷孔闭合部31d2。第二喷孔闭合部31d2是针阀31d的远端部中的上述圆柱形部分，并且被构造为使得能够通过沉陷并嵌合于(陷入)由第二密封部31a2形成的大致管形凹部内而切断该管形凹部和第二喷孔31c之间的连通。
根据针阀31d的提升状态(提升量)，此实施例中的喷嘴31能够呈现第一喷孔31b和燃料通路31e彼此相连通但第二喷孔31c和燃料通路31e之间的连通被切断的状态(见图2B)，以及第一喷孔31b和第二喷孔31c两者都与燃料通路31e相连通的状态(见图2C)。
即，在此实施例中，喷嘴31被构造为可以根据诸如负荷、燃料喷射量等运转条件，而选择地应用仅通过第一喷孔31b喷射燃料的第一燃料喷射模式(见图2B)，和通过第一喷孔31b和第二喷孔31c两者喷射燃料的第二燃料喷射模式(见图2C)。
参照图1，燃料喷射装置3为常规的共轨型燃料喷射装置，其中，喷嘴31经由燃料供给管33与共轨32相连接。另外，燃料泵35安装于共轨32和燃料箱34之间的燃料供给通路上。
《进/排气装置》进/排气装置4被如下所述构造成使得能够向发动机机体2的燃烧室21供给空气(包括循环排气)、从燃烧室21排出排气并净化排气。
进气歧管41附设于发动机机体2上，使得能够向各燃烧室21供给空气。进气歧管41经由进气管43与空气滤清器42相连接。节气门44安装于进气管43内。
构成此实施例中的排气通路的排气歧管45附设于发动机机体2上，使得能够接收来自各燃烧室21的排气。排气歧管45与排气管46相连接。催化剂过滤器47安装于构成此实施例中的排气通路的排气管46内。
此实施例中的催化剂过滤器47被构造为使得除去排气中的三种成分，即HC、CO和NOx，并具有捕集排气中的悬浮的碳颗粒(以下简称为“颗粒”)的颗粒过滤器的功能。此外，催化剂过滤器47被构造为可再生，即具有在接收高温排气时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安装于进气管43和排气管46之间。具体地，进气管43被连接至涡轮增压器48的压缩机48a侧，而排气管46被连接至涡轮增压器48的涡轮48b侧。
EGR装置49安装于进气歧管41和排气歧管45之间。这里，“EGR”为“排气再循环”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EGR气体(再循环的排气)的通路，将进气歧管41与排气歧管45相连接。控制阀49b和EGR冷却器49c安装于EGR通路49a内。控制阀49b控制被供给至进气歧管41的EGR气体的量。EGR冷却器49c利用发动机冷却剂冷却EGR气体。
《发动机控制装置》此实施例中的发动机控制装置5包括电子控制单元(ECU)51。ECU 51包括CPU(微处理器)51a、RAM(随机读取存储器)51b、ROM(只读存储器)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。
在此实施例中起累积量输出部作用的CPU 51a执行例程(程序)以控制发动机控制系统1的各部分的工作。当由CPU 51a执行例程时，根据需要，数据被暂时存储于RAM 51b中。ROM 51c预存储上述例程(程序)、执行该例程时参照的图表(查询表、脉谱图)、引用参数等。
输入端口51d经由A/D转换器51e与发动机控制系统1的各传感器(下述)相连接。输出端口51f经由驱动器51g与发动机控制系统1的各部件(喷嘴31等)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互联。
各种传感器，包括空气流量计52、烟雾传感器53、催化剂温度传感器54、上游侧压力传感器55、下游侧压力传感器56、曲柄转角传感器57和负荷传感器58经由各自的A/D转换器51e与ECU 51的输入端口51d相连接。
空气流量计52根据进气管43内流动的进气的每单位时间质量流量产生输出电压。
作为此实施例中的碳颗粒物量输出部(悬浮的碳颗粒物量传感器)的烟雾传感器53安装于排气歧管45内。烟雾传感器53产生表示被排出至排气歧管45内的燃烧后排气中的炭烟量的输出电压。
催化剂温度传感器54被构造为根据催化剂过滤器47的温度产生输出电压。
上游压力传感器55在此实施例中起第一压力传感器的作用，并且被设于催化剂过滤器47的上游。下游压力传感器56在此实施例中起第二压力传感器的作用，并且被设于催化剂过滤器47的下游。上游压力传感器55和下游压力传感器56均根据排气的压力提供输出。
曲柄转角传感器57在每次发动机2的曲轴(图未示)转过预定角度(例如，10°)时输出窄宽度脉冲，并在每次曲轴转过360°时输出宽宽度脉冲。由曲柄转角传感器57的输出，可以确定发动机转速。
负荷传感器58为加速器操作量传感器，并根据加速器踏板61的操作量(下压量)产生输出电压。
<实施例中沉积物附着状态估计综述>将参照附图说明用于估计累积的颗粒物质(沉积物的瞬时量和沉积物的累积量)的状态的手段的综述。
在燃料喷射装置3中，根据运转条件而选择性地执行仅通过第一喷孔31b喷射燃料的第一燃料喷射模式(见图2B)和通过第一喷孔31b和第二喷孔31c两者喷射燃料的第二燃料喷射模式(见图2C)。即，在此实施例中，第二喷孔31c比第一喷孔31b的使用频率低。
因此，在第一燃料喷射模式，即不执行从第二喷孔31c的燃料喷射的状态已经工作了一定时间后，颗粒物质会累积于第二喷孔31c的内部及其周围。
在实施例中，按照以下方法估计第二喷孔31c的内部及其周围的颗粒物质的瞬时累积量和颗粒物质的累积量。
第二喷孔31c的内部及其周围的颗粒物质的累积被认为通过以下原理产生。(1)在第一燃料喷射模式的情况下，燃料残留于第二喷孔31c内以及由第二密封部31a2形成的大致管形凹部内。另外，由第一喷孔31b喷射的燃料的一部分附着于第二喷孔31c的外侧开口部(即，面对燃烧室21的开口部)的周边。诸如未燃燃料的不完全燃烧等反应的产物以及通过未燃燃料的挥发而沉淀的杂质形成累积的颗粒物质。(2)与第二喷孔31c邻近的部分暴露于燃烧室21内产生的燃烧后气体中。此时，当各燃烧室21内燃料燃烧时产生的颗粒物质附着于第二喷孔31c的内侧及第二喷孔31c的附近。
不执行从第二喷孔31c喷射燃料的第一燃料喷射模式的工作区域是相对低负荷的工作区域。在这样的工作区域内，第二喷孔31c的邻近部分的温度相对低。
当发动机在低负荷下运转时，颗粒物质“物理地”附着于第二喷孔31c的内侧及其附近(沉积物和壳体31a之间不形成化学键)。在这种情况下，累积于第二喷孔31c内部及其周围的颗粒物质的量可以通过从第二喷孔31c的燃料喷射而有效地减少。
图3是示出颗粒物质的累积量对第二喷孔31c的阻塞程度的影响的实验结果的曲线图。在图3中，横轴表示循环数，纵轴表示基于喷射压力和实际喷射量求出的有效喷孔直径。图中所示的温度为喷嘴温度。由图3中显然可见，当发动机的负荷相对较低且喷嘴温度(第二喷孔31c附近的温度)低时，由于颗粒物质的量，第二喷孔31c的阻塞程度(有效喷孔直径的减小程度)会大。另外，第二喷孔31c的阻塞程度也受温度影响。
因此，在给定循环中颗粒物质的瞬时累积量可以表达为颗粒物量Qp和喷嘴温度Tnz的函数。此外，颗粒物质的累积量随着不从第二喷孔喷射燃料的工作循环数的增加而增大。因此，通过积分执行第一燃料喷射的工作循环时的瞬时累积量，可以估计颗粒物质的累积量。
<实施例中沉积物附着状态估计的具体示例>然后，将参照图4说明估计颗粒物质累积量的工作的示例。
图4是说明上述工作的流程图。在各步骤(以下，“步骤”简写为“S”)的说明中，适当地使用图1、2A、2B和2C中使用的参考标记。
ECU 51中的CPU 51a在预定间隔(例如曲柄转角)处执行图4中所示的颗粒物累积量估计处理400。
当执行沉积物累积量估计处理例程400时，在S405中基于负荷传感器58的输出等获得当前的燃料喷射量F和要求的发动机转速N。在此实施例中，假定要求的燃料喷射量被用作当前的燃料喷射量F。要求的燃料喷射量为基于气缸进气量Mc、基于负荷传感器58的输出得到的要求的发动机转速N、以及目标空燃比得到的预反馈校正燃料喷射量，该气缸进气量Mc为基于由空气流量计52的输出得到的进气流量Ga、当前的发动机转速Ne和预定脉谱图而得到的。
然后，在S410中，基于当前的燃料喷射量F、要求的发动机转速N和当前的燃料喷射压力P，判定燃料喷射装置3是否在第一燃料喷射模式或第二燃料喷射模式下工作。
如果燃料喷射装置3在第一燃料喷射模式下工作(S410＝是)，则在S420中获得用于积分颗粒物量的计数器C的增量CI，在S425中计数器C相应地递增。由基于量Qp、Tnz、F、N和P(或基于与这些物理量相应的传感器的输出信号，这同样适用于以下的说明中)的脉谱图得到增量CI。
在此实施例中，假定在增量CI的获取中，使用基于烟雾传感器53的输出信号得到的量Qp。另外，在此实施例中，假定喷嘴温度Tnz是由基于量N、F和P以及点火定时的脉谱图得到的。点火定时可以通过利用燃烧压力传感器检测，或者通过利用点火模型估计而获得。对于通过点火模型估计，可以使用包括量Ga、Ne、F和P、进气管温度、发动机冷却剂温度、喷射定时、EGR率、增压压力等的至少一个或更多的参数。
如果燃料喷射装置3在第二燃料喷射模式下工作(S410＝否)，则在S430中获得颗粒物量计数器C的减量CD，在S435中计数器C相应地递减。减量CD由基于量F、N和P的脉谱图获得。
在计数器C基于在S410中判定的结果而递增或递减后，在S440中判定是否设定了强制燃料喷射执行标志k(为“1”或“0”)。
如果未设定强制燃料喷射执行标志k(S440＝否)，则在S445中判定计数器C是否大于预定值C1。如果计数器C大于预定值C1(极限颗粒物量)(S445＝是)，则在S450中设定强制燃料喷射执行标志k。如果计数器C小于该预定值C1(S445＝否)，则跳过以下的步骤。
如果已经设定了强制燃料喷射执行标志k(S440＝是)，或者在S450中设定了强制燃料喷射执行标志k，则在S460中通过第二喷孔31c强制喷射燃料。然后，在S470中，与S430相似，基于当前的强制燃料喷射的条件获得颗粒物量计数器C的减量CD。然后在S475中，计数器C递减。
随后在S480中，判定强制燃料喷射后计数器C是否小于或等于预定值C2(可允许的颗粒物量)。如果计数器C小于或等于预定值C2(S480＝是)，则在S485中，强制燃料喷射执行标志k被重置(设定为“0”)。然而，如果计数器C大于该预定值C2(S480＝否)，则S485被跳过。
在执行强制燃料喷射执行标志k和用于积分颗粒物量的计数器C以及基于标志k和计数器C的值的强制燃料喷射后，处理进行至S495，在S495中，该例程结束。
在根据上述实施例的处理中，基于颗粒物质的量更精确地确定在第二喷孔31c的内部及其周围的颗粒物质的瞬时附着量和颗粒物质的累积量。这样的判定值的使用允许更适当地执行用于从第二喷孔31c的内部及其周围清除颗粒物质的强制燃料喷射控制。
<喷嘴温度调节的具体示例>然后，将参照图5说明用于抑制颗粒物质与喷嘴31的远端部的化学结合及喷嘴31的远端部的磨损的发展的喷嘴温度调节处理。
图5是说明上述工作的流程图。
ECU 51中的CPU 51a在预定间隔(例如，曲柄转角)处执行图5中所示的喷嘴温度调节处理例程500。
当执行喷嘴温度调节处理例程500时，在S505中首先获得喷嘴温度Tnz。喷嘴温度Tnz如上所述获得。然后在S510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℃(S510＝是)，则处理进行至S515，在该步骤中，用于测量喷嘴温度高的状态的持续时间的计数器Ch的递增开始。随后在S520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(S520＝是)，则处理进行至S530，在该步骤中，设定喷嘴温度调节模式标志x。然后，在S535中，发动机运转条件被设定为用于降低喷嘴温度的喷嘴温度调节模式。可以通过调节量Ga、F和P、喷射定时、增压压力等中的至少一个或多个(减小量F、P，或者增大量Ga等)，来执行喷嘴温度调节模式。如果计数器Ch的值不高于预定值Ch1(S520＝否)，则跳过S530以下的步骤。
如果喷嘴温度Tnz低于预定温度α℃(S510＝否)，则在S540中重置计数器Ch。然后在S550中，判定是否已经设定了喷嘴温度调节模式标志x。如果尚未设定喷嘴温度调节模式标志x(S550＝否)，则跳过S555以下的步骤。
如果设定了喷嘴温度调节模式标志x(S550＝是)，则处理进行至S555，在S555中，用于测量喷嘴温度调节模式的持续时间的计数器Cr的递增开始。随后，在S560中，判定计数器Cr的值是否超出预定值Cr1。
如果计数器Cr的值超出了预定值Cr1(S560＝是)，则在S570中重置喷嘴温度调节模式标志x。然后，在S575中取消喷嘴温度调节模式，并且在S580中重置计数器Cr。如果计数器Cr的值未超出预定值Cr1(S560＝否)，则跳过S570以下的步骤。
然后，处理进行至S595，例程结束。
根据此实施例的处理，喷嘴温度超出预定温度α℃的工作状态的较长持续时间被有效缩短。因此，有效地限制了颗粒物质与喷嘴31的远端的化学结合及喷嘴31的远端的磨损的发展。
<实施例的结构的效果>在此实施例中，基于颗粒物质(炭烟)量和喷嘴温度，获得用于估计颗粒物质累积量的计数器C的增量CI。具体地，基于在第一燃料喷射模式下执行的工作循环数、颗粒物量和喷嘴温度而获得颗粒物质累积量。这使得能够更精确地确定已经累积于第二喷孔31c内部及其周围的颗粒物质的量。即，根据此实施例，在设有所谓的可变喷孔喷嘴型燃料喷射装置3的发动机中的燃料喷射控制可以被更适当地执行。
在此实施例中，如果喷嘴温度高于或等于预定水平的高温状态已经持续了预定时间或者更长，则执行使喷嘴温度下降的工作。这有效地抑制了喷嘴31的远端部的沉积物的固着，以及喷嘴31的远端部的磨损的加速。因此，可以更适当地执行燃料喷射装置3的燃料喷射控制。
<变型例的示例>如上所述的实施例及示例仅仅是申请人在提交本专利申请时认为是最佳模式的本发明的代表性实施例的描述。因此，本发明根本不限于上述实施例。
然而，上述实施例可以在不改变本发明的主要部分的范围内以各种方式修改。
以下将说明几个代表性的变型例。不必说，实施例的修改不限于以下所列的变型例。此外，只要不存在技术矛盾，就可以以复杂形式适当地应用多个变型例。
不应限定性地基于上述实施例和以下变型例的描述来解释本发明(特别地，关于用于解决本发明的任务的构成装置的各组成要素，在操作及功能上的表达)。这种限定性的解释不合理地削弱申请人的利益(在先申请原则下匆忙提出申请)同时不合理地有益于效仿者，所以不应当允许。
(A)发动机控制系统1可应用于汽油发动机、柴油发动机、甲醇发动机及其他任意类型发动机。不特别限制气缸数量或者气缸的布置形式(直列布置、V型布置、水平相对布置)。
(B)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58。
(C)可以使用(基于空燃比传感器等的输出校正要求的燃料喷射量而得到的)指令燃料喷射量代替要求的燃料喷射量，作为在S405中的当前燃料喷射量F。
(D)喷嘴温度Tnz可以是基于温度传感器等的输出的测量值，而代替通过利用运转条件和脉谱图得到的估计值。
(E)在通过烟雾传感器53获得颗粒物量Qp的情况下，在获取颗粒物量Qp方面可以省略上游侧压力传感器55和下游侧压力传感器56(它们被用于监视催化剂过滤器47的阻塞状态)。
如结合上述实施例所述，烟雾传感器53可以安装于排气歧管45内排气流动方向上最上游位置处。然而，烟雾传感器53的安装位置不限于此。例如，烟雾传感器53还可以安装于催化剂过滤器47和涡轮增压器48的涡轮48b之间。
(F)可以执行颗粒物量Qp的估计(或与颗粒物量Qp的估计值相应的信号的产生)，代替在S420中通过烟雾传感器53获取颗粒物量Qp(或者获取与颗粒物量Qp相应的信号)。
(F-1)对于这种估计，例如，可以使用如图6所示的炭烟图。此炭烟图存储于ROM 51c中，以便通过催化剂过滤器47估计颗粒物质的收集状态。此炭烟图被设置成，可以基于实际的发动机转速Ne和指令燃料喷射量Fi估计颗粒物量Qp。在这种情况下，CPU 51a和ROM 51c相当于本发明中的悬浮的碳颗粒物量估计部。
根据该结构，可以省略烟雾传感器53，从而不必使用专用于估计颗粒物量Qp的脉谱图等。因此，装置结构被简化，可以减轻CPU 51a的处理负担。
顺便提及，炭烟图是基于在发动机的稳态工作状态期间产生的颗粒物量的测量值。所以，在实际工作期间(特别地，在过渡工作状态)，通过加速器踏板61设定的进气流量的目标值和基于空气流量计52的输出得到的进气流量Ga的测量值之间可能会存在差异。
因此，通过炭烟图得到的颗粒物量Qp可以通过考虑进气流量的误差而被校正。所以，可以更精确地执行沉积物量的估计。在这种情况下，CPU51a和ROM 51c相当于本发明中的校正部。
(F-2)还可以基于上游侧压力传感器55和下游侧压力传感器56的输出(催化剂过滤器47前后的压差)执行颗粒物量Qp的估计。即，可以基于催化剂过滤器47上的炭烟阻塞量的估计值来估计沉积物累积量。在这种情况下，CPU 51a相当于本发明中的悬浮的碳颗粒物量估计部。
(G)通过将进气流量的误差考虑在内而在过渡工作期间执行的校正不仅可以适当地应用于颗粒物量Qp的获取，还适用于其他判定处理。
(H)可以同时采用如上所述的用于获取颗粒物量Qp的多个不同手段。
在这种结构中，基于多个颗粒物量Qp而得到多个颗粒物质瞬时累积量，以及多个颗粒物质累积量。在这种情况下，优选地，多个瞬时累积量或多个累积量中的最大量可以被用于执行燃料喷射控制。
可替代地，可以基于多个颗粒物量Qp中的最大的一个量而得到颗粒物质的瞬时累积量或颗粒物质的累积量。
根据该结构，可以更适当地执行燃料喷射装置3的控制。例如，可以在更适当的定时执行通过第二喷孔31c的强制燃料喷射控制。这有效地防止了会完全阻塞第二喷孔31c的大量颗粒物质的累积。
(I)估计颗粒物质瞬时累积量和颗粒物质累积量的定时不必在各循环期间(每预定曲柄转角)，还可以在预定循环数(例如，每隔与气缸数的整数倍数相对应的循环数)，或者在预定间隔处。
例如，如果通过使用烟雾传感器53实际测得颗粒物量Qp，且基于实际测得的颗粒物量Qp确定颗粒物质的瞬时累积量和颗粒物质的累积量，认为瞬时附着量的确定值相对精确。因此，在这种情况下，可以在各循环期间(每预定曲柄转角)估计颗粒物质的瞬时累积量和颗粒物质的累积量。
相反地，例如，在使用炭烟图的情况下，不执行进气流量的校正，或者在使用催化剂过滤器47前后的压差的情况下，在各预定循环数(例如，每隔与气缸数的整数倍数相应的循环数)或在预定间隔(每预定曲柄转角)处的颗粒物质瞬时累积量和颗粒物质累积量的估计给出了较高精度。
(J)可以以相同的方式执行第一喷孔31b内部及其周围的颗粒物质的累积量的确定。具体地，如果存在大量颗粒物质，则促进了第一喷孔31b内部及其周围的颗粒物质的累积，这与上述第二喷孔31c的情况实质上相同。所以，本发明还可以有利地应用于配设有不具有第二喷孔31c的喷嘴31的燃料喷射装置3中。
(K)在上述处理中，还可以使用实际发动机转速Ne代替要求的发动机转速N。此外，还可以使用共轨32的内部压力Pcr作为燃料喷射压力P。
(L)如上所述，本发明的结构适用于发动机控制系统1(燃料喷射装置3)的工作控制的各种情况。因此，例如，不仅在如上述实施例中燃料的强制喷射的情况中，而且在执行燃料喷射量的校正(获得用于校正要求燃料喷射量从而获得指令燃料喷射量的校正量)时，可以有利地应用本发明。还可以执行燃料喷射量增大的校正，燃料喷射压力增大的校正等。
(M)此外，在构成解决本发明的任务的手段的要素中，在操作和功能方面进行表达的要素不仅包括与实施例和变型例相关的上述结构，而且包括能够实现上述操作和功能的其他结构。
例如，上述实施例的系统中的各种传感器可以被适当地省略，即，用由CPU 51a进行的估计来代替，或者由不同构造的传感器来代替，或者可以构造为使得产生电压以外的输出(例如，电流、电阻或数字数据)。

Claims (13)

1.一种内燃机(2)的控制装置(5)，所述内燃机(2)包括通过喷孔(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：
碳颗粒物量输出部(53)，所述碳颗粒物量输出部产生表示从所述燃烧室(21)排出至排气通路(46)内的燃烧后气体中的悬浮碳颗粒物量的输出；以及
累积量输出部(51a)，所述累积量输出部基于所述碳颗粒物量输出部(53)的输出，产生表示所述喷孔(31b，31c)内及其周围的外来杂质的累积量的输出。
2.根据权利要求1所述的控制装置(5)，其中，所述碳颗粒物量输出部(53)包括设于所述排气通路(46)上的悬浮碳颗粒物量传感器。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置(5)，其中，所述碳颗粒物量输出部(53)包括悬浮碳颗粒物量估计部(51a)，所述悬浮碳颗粒物量估计部基于所述内燃机(2)的运转条件输出所述悬浮碳颗粒物量的估计值。
4.根据权利要求3所述的控制装置(5)，其中，所述悬浮碳颗粒物量估计部(51a)基于表示喷射至所述内燃机(2)内的燃料量的信号和表示发动机转速的信号，输出所述悬浮碳颗粒物量的估计值。
5.根据权利要求3或4所述的控制装置(5)，其中，所述排气通路(46)设有：过滤器(47)，所述过滤器捕集所述悬浮碳颗粒物；第一压力传感器(55)，所述第一压力传感器设于所述过滤器(47)的上游，并产生表示所述气体的压力的输出；以及第二压力传感器(56)，所述第二压力传感器设于所述过滤器(47)的下游，并产生表示所述气体的压力的输出，并且其中，所述悬浮碳颗粒物量估计部(51a)基于所述第一压力传感器(55)的输出和所述第二压力传感器(56)的输出而输出所述悬浮碳颗粒物量的估计值。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的控制装置(5)，还包括：
校正部(51a，51c)，所述校正部基于当前进气量校正所述估计值。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的控制装置(5)，其中，所述碳颗粒物量输出部(53)产生表示所述悬浮碳颗粒物量的多个输出，并且所述累积量输出部(51a)产生基于来自所述碳颗粒物量输出部(53)的给出所述悬浮碳颗粒物量的最大值的输出的输出，或者表示基于来自所述碳颗粒物量输出部(53)的输出而得到的所述累积量的多个值之中给出累积量最大值的一个。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置(5)，其中，所述累积量输出部(51a)基于所述燃料喷射装置(3)上与所述喷孔(31b，31c)相邻接的部位的温度而产生输出。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的控制装置(5)，其中，如果所述燃料喷射装置(3)上与所述喷孔(31b，31c)相邻接的部位的温度等于或高于预定温度的状态至少持续预定时间，则执行控制以通过改变所述内燃机的运转状态来降低所述燃料喷射装置上与所述喷孔(31b，31c)相邻接的部位的温度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的控制装置(5)，其中，所述燃料喷射装置(3)具有第一喷孔(31b)和第二喷孔(31c)，并且选择性地单独通过所述第一喷孔(31b)或者通过所述第一喷孔(31b)和所述第二喷孔(31c)两者而喷射燃料，并且其中，所述累积量输出部(51a)产生表示在所述第二喷孔(31c)内及其周围的所述外来杂质的累积量的输出。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的控制装置(5)，其中，根据所述累积量输出部(51a)的输出，为了除去所述外来杂质而执行燃料的强制性喷射。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的控制装置(5)，其中，根据所述累积量输出部(51a)的输出，为了除去所述外来杂质而校正燃料喷射量和燃料喷射压力中的至少一者。
13.一种内燃机(2)的控制方法，所述内燃机包括通过喷孔(31b，31c)向燃烧室(21)内喷射燃料的燃料喷射装置(3)，所述控制方法包括：
产生表示从所述燃烧室(21)排出至排气通路(46)内的燃烧后气体中的悬浮碳颗粒物量的输出；以及
基于表示所述悬浮碳颗粒物量的输出而产生表示在所述喷孔(31b，31c)内及其周围的外来杂质的累积量的输出。
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