CN101809270B - 发动机 - Google Patents

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Abstract

一种发动机，以提供一种用于进行反映发动机汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整的燃料喷射量的修正组件为课题。发动机(2)是一种共轨式柴油发动机(1)，其具有多个汽缸，能够独立地控制各喷射器(3)的开阀时间，其中，具备：输出与伴随着各喷射器(3)的各自的燃料喷射的喷射器(3)对应的各个汽缸的独立基准转速Nstdi的独立基准转速输出单元(30)；检测与伴随着各喷射器(3)的各自的燃料喷射的喷射器(3)对应的各汽缸的独立实际转速Ni的发动机转速传感器(6)；基于由独立基准转速输出单元(30)存储的独立基准转速Nstdi和由上述发动机转速传感器(6)算出的独立实际转速Ni之间的转速差量，算出来自该汽缸的喷射器(3)的燃料喷射量的修正量的修正量算出单元(50)。

Description

发动机
技术领域
本发明涉及一种多汽缸发动机。
背景技术
以往，各汽缸具备燃料喷射阀的多汽缸发动机是公知的。这样的多汽缸发动机在例如因燃料喷射阀固有的偏差、各汽缸的构造公差、吸排气阀的开闭时机或者发动机的老化等而对各汽缸的转速产生了偏差的情况下，不能得到稳定的运转状态。因此，为了能够降低各汽缸的转速偏差，进行燃料喷射控制的发动机也已公知。日本特公平07-059911号公报公开了在燃烧顺序连续的汽缸间，以与前汽缸的刚刚燃烧后的最大转速一致的方式对后汽缸的燃料喷射量进行修正的控制技术。
但是，在发动机的各汽缸间有时存在转速偏差的情况。另外，因为油压泵等负荷通常连接在发动机上，所以受到与伴随着发动机的活塞往复运动的旋转变动不同的旋转变动的影响，也存在各汽缸间的转速产生偏差的情况。日本特公平07-059911号公报公开的燃料喷射量修正控制因为是以使各汽缸的最高转速相互相等的方式进行控制，所以，存在不能在偏差的范围内修正燃料喷射量的情况。即，在每个汽缸存在不同的固有旋转不均匀的情况下，若以在汽缸间相互转速相等的方式修正燃料量，则成为连固有变动都消除的修正，存在产生燃料喷射停止或者成为过剩喷射的汽缸的可能性，在这方面是不利的。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明以提供一种具备用于进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整的燃料喷射量的修正组件的发动机为课题。
为了解决课题的手段
本发明是一种发动机，所述发动机具有多个汽缸，所述汽缸分别具备燃料喷射阀，能够独立地控制所述各燃料喷射阀的开阀时间，其特征在于，具备：独立基准转速输出组件，所述独立基准转速输出组件输出全部上述燃料喷射阀在正常状态时的伴随着上述各燃料喷射阀的各自的燃料喷射的与上述燃料喷射阀对应的各汽缸的独立基准转速；独立实际转速算出组件，所述独立实际转速算出组件算出伴随着上述各燃料喷射阀的各自的燃料喷射的与上述燃料喷射阀对应的各汽缸的独立实际转速；修正量算出组件，所述修正量算出组件基于上述独立基准转速和上述独立实际转速的转速差量，算出来自适当的汽缸的燃料喷射阀的燃料喷射量的修正量。
在本发明的发动机中，最好是，上述独立基准转速输出组件将与基准转速的差存储在每个发动机转速区域或每个负荷区域中，具备与每个发动机转速区域或每个负荷区域对应地选定与上述各汽缸的基准转速的差的选定组件。
在本发明的发动机中，最好是，上述独立基准转速输出组件将全部上述燃料喷射阀在正常状态时的从某个汽缸的压缩上死点到下一个汽缸的压缩上死点的中央点的曲柄角度作为该汽缸的基准曲柄角度，将基于到达各汽缸的基准曲柄角度的规定的曲柄角度变化的实际转速的平均值作为该汽缸的独立基准转速来选定，上述独立实际转速算出组件将从某个汽缸的压缩上死点到下一个汽缸的压缩上死点的中央点的曲柄角度作为该汽缸的基准曲柄角度，将基于到达各汽缸的基准曲柄角度的规定的曲柄角度变化的实际转速的平均值作为该汽缸的独立实际转速来算出。
在本发明的发动机中，最好是，上述独立基准转速输出组件将全部上述燃料喷射阀在正常状态时的从各汽缸的压缩上死点到下一个汽缸的压缩上死点的最大实际转速作为独立基准转速来选定，上述独立实际转速算出组件将从各汽缸的压缩上死点到达下一个汽缸的压缩上死点的最大实际转速作为独立实际转速来算出。
在本发明的发动机中，最好是，上述独立基准转速输出组件将停止燃料喷射而使发动机进行电动旋转的状态的转速作为独立基准转速来选定。
在本发明的发动机中，最好是，上述独立基准转速输出组件将生产出货时或燃料喷射阀调整时的转速作为独立基准转速来选定。
在本发明的发动机中，最好是，上述独立基准转速输出组件将全部上述燃料喷射阀在正常状态时的与作业机连接的状态的转速作为独立基准转速来选定。
在本发明的发动机中，最好是，上述发动机具有检测发动机运转状态的检测组件，上述修正量算出组件在上述检测组件将发动机检测为设定状态时算出修正量。
发明的效果
根据本发明的发动机，因为基于正常状态下的每个汽缸的独立基准转速和实际转速的差量，对每个汽缸进行燃料喷射量的修正，所以，能够进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
根据本发明的发动机，能够在每个发动机转速区域或每个负荷区域中，进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
根据本发明的发动机，能够基于相当于各汽缸的燃烧行程的转速进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
根据本发明的发动机，即使在各汽缸中从压缩上死点到下一个汽缸的压缩上死点的转速变化相对于曲柄角度而言非对称的情况下，也能够基于相当于燃烧行程的转速进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
根据本发明的发动机，除了老化等影响以外，能够进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
根据本发明的发动机，在从工厂出货时等，即使不能实际运转发动机，只要能够进行电动旋转，也能够判定在无负荷状态下的独立基准转速，进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
根据本发明的发动机，即使是在发动机与液压泵、发电机等与发动机通常连结的作业机进行了单元化的情况下，也能够提高燃料喷射量的修正精度。
根据本发明的发动机，除去因加减速、负荷变动而导致的过渡时的旋转变动的影响外，能够进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
附图说明
图1是表示有关本发明的共轨式柴油发动机的整体的结构的结构图。
图2同样是表示每个汽缸喷射量修正组件的框线图。
图3同样是表示进行每个汽缸喷射量修正组件的时机的坐标图。
图4同样是表示基准转速差映像的表格图。
图5同样是表示其它的每个汽缸喷射量修正组件的框线图。
图6同样是表示其它的基准转速映像的表格图。
图7同样是表示转速相对于表示关于基准转速的演算时机的曲柄角度的坐标图。
图8同样是表示其它的转速相对于表示基准转速的演算时机的曲柄角度的坐标图。
具体实施方式
为了实施发明的优选方式
使用图1，对作为本发明的实施方式的四汽缸四循环的共轨式柴油发动机(下面简记为“发动机”)1进行说明。
如图1所示，发动机1具备柴油发动机主体(下面简单记为“发动机主体”)2、喷射器3·3·3·3、共轨5、发动机控制单元(Engine ControlUnit，以下简记为“ECU”)100。
发动机主体2是四汽缸四循环的柴油发动机的主体。喷射器3具备电磁阀4，作为燃料喷射阀配备在各汽缸上。在共轨5内高压燃料被蓄压，高压燃料从共轨5向各喷射器3分配。ECU100进行控制，以便使各喷射器3的电磁阀4独立地进行开闭动作，在最适当的时期将最适量的燃料向发动机主体2的各汽缸喷射。
另外，本发明只要是能够独立控制燃料喷射阀的开阀时间的发动机，则不限定于发动机1。另外，对汽缸数量也不限定。
发动机1作为独立实际转速算出组件具备发动机转速传感器6。发动机转速传感器6与ECU100连接。发动机转速传感器6由脉冲传感器6a和脉冲发生器6b构成，基于设置在发动机主体2上的曲轴7的规定的角度变化所需要的时间(脉冲检测时间间隔)，算出转速。
下面，使用图7，对基准转速Nstd、独立实际转速Ni(这里，“i”表示各汽缸)进行说明。图7以横轴为曲柄角度(CA)，以纵轴为转速(Ne)，表示各汽缸(#1～#4)的转速(角速度)变化。本实施方式的发动机1因为是四汽缸四循环的柴油发动机，所以，燃料喷射顺序为第一汽缸(#1)、第三汽缸(#3)、第四汽缸(#4)、第二汽缸(#2)，具有曲轴旋转两圈的一个燃烧循环。另外，转速在成为各汽缸的上死点(TDC)曲柄角度为最小转速。
基准转速Nstd是算出了与各汽缸的燃料喷射相伴的角速度的平均值的转速，是在图7中由双点划线表示的转速。独立实际转速Ni是与各汽缸的燃料喷射相伴的角速度。这里，独立实际转速Ni(以在某个汽缸的TDC的曲柄角度为“TDC曲柄角度”，以某个汽缸的TDC和下一个汽缸的TDC之间的中央点(图7中表示最大转速的点)的曲柄角度为该汽缸的“基准曲柄角度”)是从每个汽缸的“TDC曲柄角度”到“基准曲柄角度”的转速的平均值。即，图7所示的网格部分的转速的平均值是各汽缸的独立实际转速Ni。
另外，以全部燃料喷射阀在初期状态时的独立实际转速Ni为各汽缸的独立基准转速Nstdi。初期状态是指出厂时、刚刚维护后等保养得彻底的状态，在本说明书中，以初期状态为“正常状态”。另外，虽然是以独立实际转速Ni为该汽缸的从TDC曲柄角度到基准曲柄角度的转速的平均值，但是，也可以使起点不是TDC曲柄角度，而是向其前后移动。总而言之，只要是以反映该汽缸中的燃烧行程的转速的方式设定到达基准曲柄角度的起点曲柄角度即可。
接着，使用图2，对本实施方式的燃料喷射量修正系统10进行说明。燃料喷射量修正系统10被配备在ECU100上，对发动机主体2的各汽缸的转速进行修正。
如图2所示，燃料喷射量修正系统10由基本喷射量输出单元20、独立基准转速输出单元30、差量演算单元40、修正量算出单元50以及喷射量演算单元60构成。
基本喷射量输出单元20根据发动机目标转速Nm和发动机实际转速Ngov输出基本喷射量Qbas。即，基本喷射量输出单元20以发动机实际转速Ngov接近发动机目标转速Nm的方式输出基本喷射量Qbas。基本喷射量输出单元20，例如通过PID控制，以发动机目标转速Nm和发动机实际转速Ngov之间的偏差减小的方式输出基本喷射量Qbas。
这里，基本喷射量输出单元20不是进行作为本发明的概念的通过每个汽缸进行的转速控制的，而是以使作为发动机1整体的转速稳定为目的。本实施方式的发动机实际转速Ngov是从最近的Ni到几个汽缸前的Ni的移动平均值。
独立基准转速输出单元30根据上述基本喷射量Qbas和发动机基准转速Nstd输出独立基准转速差量ΔNstdi。
进而，独立基准转速输出单元30具备作为分别与发动机1的四个汽缸对应的选定组件的独立基准转速差量映像31·32·33·34。
差量演算单元40根据上述发动机基准转速Nstd和上述独立基准转速差量ΔNstdi演算独立基准转速Nstdi。
修正量算出单元50根据上述独立基准转速Nstdi和独立实际转速Ni算出喷射修正量ΔQ。修正量算出单元50例如通过PI控制，以独立基准转速Nstdi和独立实际转速Ni的偏差减小的方式算出喷射修正量ΔQ。
喷射量演算单元60根据上述基本喷射量Qbas和上述喷射修正量ΔQ算出喷射量Qinj。各喷射器3·3·3·3向各汽缸内喷射各自的喷射量Qinj。
因为像上述的那样，基于正常状态下的每个汽缸的独立基准转速Nstdi和独立实际转速Ni的差量(独立基准转速差量ΔNstdi)，对每个汽缸进行基本喷射量Qbas的修正，所以，能够进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
下面，使用图3，说明使用修正量算出单元50的燃料喷射修正控制的时机。
图3表示由发动机转速传感器6检测的发动机实际转速Ngov的时间序列变化。如图所示，使用上述的修正量算出单元50的燃料喷射修正控制，可理解为仅在上述发动机实际转速Ngov在规定时间Δt的期间收敛在规定的发动机实际转速宽度ΔNgov内时进行。即，在设定时进行基于独立基准转速Nstdi的喷射量修正控制，在过渡时终止喷射量修正控制，仅以基本喷射量Qbas控制喷射量。
另外，规定的发动机实际转速宽度ΔNgov表示发动机实际转速Ngov的宽度，是不依赖于发动机实际转速Ngov的大小的值。
通过做成这样的结构，能够进行除去因加减速、负荷变动而导致的过渡时的旋转变动的影响以外的反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
下面，使用图4，对作为选定组件的独立基准转速差量映像31～34详细进行说明。
独立基准转速差量ΔNstdi是指全部燃料喷射阀在正常状态时的各汽缸的独立实际转速Ni(＝独立基准转速Nstdi)和基准转速Nstd的转速差，对每个发动机负荷以及每个基准转速Nstd按照汽缸分别预先准备。
独立基准转速差量映像31～34是以将行作为发动机负荷的代替指标来作为上述基本喷射量Qbas，将列作为发动机转速来作为上述发动机基准转速Nstd的行列进行表示的映像。即，独立基准转速差量映像31～34表示相对于在各负荷状态以及各基准转速下的各个汽缸的基准转速Nstd而言的偏差。
例如，在图4中，单元格α，就具有独立基准转速差量映像31的汽缸而言，因为在基本喷射量Qbas为25mm3/st，发动机基准转速Nstd为1200rpm的运转状态时，独立基准转速差量ΔNstdi为+5，所以，表示独立基准转速Nstdi为1205rpm的情况。
这里，虽然由基本喷射量Qbas代替了发动机负荷，但是，在发动机负荷像发电机、液压泵时的那样能够明确的情况下，也可以将发动机负荷本身作为参数。
进而，使用图5以及图6，对作为本发明的其它实施方式的燃料喷射量修正单元110详细进行说明。
如图5所示，独立基准转速映像131～134是表示独立基准转速Nstdi本身的映像。独立基准转速映像131～134是以将行作为发动机负荷的代替指标来作为基本喷射量Qbas，将列作为发动机转速来作为发动机基准转速Nstd的行列进行表示的映像。
如图6所示，燃料喷射量修正单元110由基本喷射量输出单元20、独立基准转速输出单元30、修正量算出单元50以及喷射量演算单元60构成。即，因为通过将独立基准转速映像131～134作为表示独立基准转速Nstdi的值的映像，没有必要根据发动机基准转速Nstd和上述独立基准转速差量ΔNstdi演算独立基准转速Nstdi，所以，能够省略差量演算单元40。
即使做成这样的结构，也能够得到与上述的燃料喷射量修正系统10同样的效果。
下面，使用图7，对Qinj的演算时机进行说明。
ECU100，例如就#1汽缸而言，以一个燃烧循环前的#1汽缸的燃料喷射时的基本喷射量Qbas和发动机基准转速Nstd为参数，选定存储在独立基准转速差量映像31(#1)中的#1汽缸的独立基准转速差量ΔNstd1，演算独立基准转速Nstd1。
接着，ECU100将从一个燃烧循环前的#1汽缸的基准曲柄角度到TDC曲柄角度的转速的平均值(图7中网格部分)作为独立实际转速N1算出。
然后，ECU100根据上述独立基准转速Nstd1和算出的上述独立实际转速N1算出喷射修正量ΔQ，加到基于在本次的#1汽缸的即将进行燃料喷射之前算出的Ngov的Qbas上，算出Qinj。
即，喷射修正量ΔQ基于本汽缸的一个燃料循环前的基本喷射量Qbas和独立基准转速Nstdi算出。另外，虽然成为Qinj的基础的Qbas和成为喷射修正量ΔQ(＝独立基准转速差量ΔNstdi)的参数的Qbas与一个燃烧循环相应地有时间差，但是，因为由修正量算出单元50进行的修正如上述的那样在恒定状态下进行，所以，不存在作为Qinj的基础的Qbas和作为喷射修正量ΔQ的参数的Qbas的差成为问题的情况。
另外，使用图8，说明上述独立基准转速Nstdi的其它选定例。
这里，独立基准转速输出单元30将全部上述燃料喷射阀为正常状态时的从某个汽缸的压缩上死点到达下一个汽缸的压缩上死点的最大转速(图8中的白圈)作为该汽缸的独立基准转速Nstdi进行选定。就独立实际转速Ni而言，也同样地算出。
这样，通过选定各汽缸的独立基准转速Nstdi，能够基于相当于各汽缸的燃烧行程的转速来进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
这样，即使在各汽缸中从压缩上死点到下一个汽缸的压缩上死点的转速变化相对于曲柄角度而言非对称的情况下，也能够基于相当于燃烧行程的转速来进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
接着，对选定独立基准转速输出单元30(130)中的上述独立基准转速差量映像31～34(131～134)的上述独立基准转速差量ΔNstdi(独立基准转速Nstdi)的方法详细进行说明。
首先，对上述独立基准转速差量ΔNstdi的一个选定方法进行说明。
本选定方法是将在发动机1从工厂出货时或喷射器3调整时的每个汽缸的转速的偏差作为独立基准转速差量ΔNstdi。即，在从工厂出货时或喷射器3调整时取得上述的每个汽缸的各数据，将发动机负荷以及转速中的各汽缸的偏差存储在上述独立基准转速差量映像31～34中。
这样，能够进行除去老化等影响以外的反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
另外，对上述独立基准转速差量ΔNstdi的其它选定方法进行说明。
本选定方法是，停止发动机1的燃料喷射，即，将马达等外部旋转驱动组件连接在曲轴(输出轴)上，在不供给燃料地不燃烧的状态下，将使发动机1进行电动旋转的状态下的各汽缸的转速的偏差作为独立基准转速差量ΔNstdi来取得。即，将不依赖于燃料喷射的无负荷状态下的转速中的各汽缸的偏差存储在上述独立基准转速差量映像31～34中。
这样，在从工厂出货时等，即使不能实际运转发动机，只要能够进行电动旋转，也能够判定在无负荷状态下的独立基准转速Nstdi，进行反映汽缸间的固有的旋转不均匀的各汽缸的转速调整。
进而，对上述独立基准转速差量ΔNstdi的另一选定方法进行说明。
本选定方法是，将发动机1的曲轴(输出轴)与作业机连接的状态下的各汽缸的转速的偏差作为独立基准转速差量ΔNstdi来取得。这里，所谓作业机可以列举出液压泵、发电机或减速机等。即，不是将发动机1单体，而是将实际使用的产品状态(设立状态)下的各汽缸的偏差存储在上述独立基准转速差量映像31～34中。
这样，即使在与液压泵、发电机等与发动机通常连结的作业机进行了单元化的情况下，也能够提高燃料喷射量的修正精度。
产业上的利用可能性
本发明可利用于多汽缸发动机。

Claims (2)

1.一种发动机，所述发动机具有多个汽缸，所述汽缸分别具备燃料喷射阀，能够独立地控制所述各燃料喷射阀的开阀时间，并且所述发动机具备：
独立基准转速输出组件，所述独立基准转速输出组件输出全部上述燃料喷射阀在正常状态时的伴随着上述各燃料喷射阀的各自的燃料喷射的与上述燃料喷射阀对应的各汽缸的独立基准转速；
独立实际转速算出组件，所述独立实际转速算出组件算出伴随着上述各燃料喷射阀的各自的燃料喷射的与上述燃料喷射阀对应的各汽缸的独立实际转速；
修正量算出组件，所述修正量算出组件基于上述独立基准转速和上述独立实际转速的转速差量，算出来自适当的汽缸的燃料喷射阀的燃料喷射量的修正量，
其特征在于，
上述独立基准转速输出组件将全部上述燃料喷射阀在正常状态时的从某个汽缸的压缩上死点到下一个汽缸的压缩上死点的中央点的曲柄角度作为该汽缸的基准曲柄角度，将基于到达各汽缸的基准曲柄角度的规定的曲柄角度变化的实际转速的平均值作为该汽缸的独立基准转速来选定，
上述独立实际转速算出组件将从某个汽缸的压缩上死点到下一个汽缸的压缩上死点的中央点的曲柄角度作为该汽缸的基准曲柄角度，将基于到达各汽缸的基准曲柄角度的规定的曲柄角度变化的实际转速的平均值作为该汽缸的独立实际转速来算出。
2.一种发动机，所述发动机具有多个汽缸，所述汽缸分别具备燃料喷射阀，能够独立地控制所述各燃料喷射阀的开阀时间，并且所述发动机具备：
独立基准转速输出组件，所述独立基准转速输出组件输出全部上述燃料喷射阀在正常状态时的伴随着上述各燃料喷射阀的各自的燃料喷射的与上述燃料喷射阀对应的各汽缸的独立基准转速；
独立实际转速算出组件，所述独立实际转速算出组件算出伴随着上述各燃料喷射阀的各自的燃料喷射的与上述燃料喷射阀对应的各汽缸的独立实际转速；
修正量算出组件，所述修正量算出组件基于上述独立基准转速和上述独立实际转速的转速差量，算出来自适当的汽缸的燃料喷射阀的燃料喷射量的修正量，
其特征在于，
上述独立基准转速输出组件将停止燃料喷射而使发动机进行电动旋转的状态的转速作为独立基准转速来选定。
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