CN101903631B - 内燃机的燃料性状判定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的燃料性状判定装置，其目的为，分别以高精度对燃料的着火性指标值和蒸发性指标值进行判定。其具备燃料喷射方向被设定成燃料喷向气缸壁面(54)的方向的燃料喷射阀(12)。本发明可获取由第一后喷射时期T1中的燃料喷射而引起燃烧时的废气空燃比(第一空燃比)以及曲轴角速度(第一曲轴角速度)。并获取比第一后喷射时期T1更延迟的第二后喷射时期T2中的燃料喷射而引起燃烧时的废气空燃比(第二空燃比)以及曲轴角速度(第二曲轴角速度)。根据第一空燃比和第二空燃比之间的变化量ΔA/F、第一曲轴角速度和第二曲轴角速度之间的变化量Δ曲轴角速度、以及规定的判定基础信息，来判定十六烷值和蒸馏性状。

Description

内燃机的燃料性状判定装置
技术领域
本发明涉及对内燃机所使用燃料的性状进行判定的内燃机的燃料性状判定装置，尤其涉及适合对压燃式内燃机所使用燃料的性状进行判定的燃料性状判定装置。
背景技术
现有技术中，例如在专利文献1中公开了一种柴油发动机的燃烧控制装置。在该现有的控制装置中，通过使用气缸压力传感器而检测出燃料的点火正时。然后根据检测到的实际点火正时和目标值之差，对燃料的喷射时期与EGR率等进行补正。根据这种现有的控制装置的方法，能够抑制作为燃料的着火性指标值的十六烷值的变化所带来的弊害，并且能够控制柴油发动机的燃烧。
在此，申请人认为，包括上述文献在内的以下文献均与本发明相关联。
专利文献1：日本特开平11-107820号公报
专利文献2：日本特开2004-239229号公报
发明内容
发明所要解决的课题
除了在上述现有的控制装置中所考虑到的十六烷值(着火性指标值)之外，燃料的蒸馏性状(蒸发性指标值)也对压燃式内燃机的燃烧有很大的影响。因此，优选是能够分别对着火性指标值和蒸发性指标值进行判定。但是，上述现有的方法并不能分别对着火性指标值和蒸发性指标值进行判定。
本发明是为了解决如上所述的课题而进行的，其目的为提供一种内燃机的燃料性状判定装置，其能够分别以高精度对燃料的着火性指标值和蒸发性指标值进行判定。
用于解决课题的手段
第一发明为一种内燃机的燃料性状判定装置，其特征在于，包括：
燃料喷射阀，用于向气缸内喷射燃料；
第一喷射执行单元，在膨胀冲程中的第一喷射时期内，执行利用所述燃料喷射阀的燃料喷射；
第二喷射执行单元，在比所述第一喷射时期延迟的喷射时期且处于膨胀冲程中的至少一个第二喷射时期，并在与所述第一喷射时期内的燃料喷射不同的燃烧循环中，执行利用所述燃料喷射阀的燃料喷射；
燃烧压获取单元，用于检测或推断燃烧压或其相关值；
空燃比获取单元，用于获取废气的空燃比；
燃料性状判定单元，根据由所述第一喷射时期和所述第二喷射时期中的燃料喷射而分别引起燃烧时的燃烧压或其相关值，以及由所述第一喷射时期和所述第二喷射时期中的燃料喷射而分别引起燃烧时的废气空燃比，对燃料性状进行判定。
而且，如第一发明所述的第二发明的特征在于，所述燃料性状判定单元包括：
第一判定指标计算单元，将由所述第二喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值，相对于由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值的变化信息，作为第一判定指标进行计算；
第二判定指标计算单元，将由所述第二喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比，相对于由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比的变化信息，作为第二判定指标进行计算；
判定基础信息获取单元，通过所述第一判定指标与所述第二判定指标，获取决定了燃料的着火性指标值和燃料的蒸发性指标值的判定基础信息；
判定执行单元，其根据所述第一判定指标、所述第二判定指标以及所述判定基础信息，来判定所述着火性指标值和所述蒸发性指标值。
而且，如第二发明所述的第三发明的特征在于，
所述第一判定指标为，由所述第二喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值，相对于由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值的变化量，
所述第二判定指标为，由所述第二喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比，相对于由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比的变化量，
所述判定基础信息被设定成：所述第一判定指标越大，所述着火性指标值越趋向表示低着火性的值，并且，所述第二判定指标越大，所述蒸发性指标值越趋向表示低蒸发性的值。
而且，如第一至第三发明中任意一项所述的第四发明，其特征在于，还包括第二喷射时期设定单元，其根据由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值、以及由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比中的至少一个，来设定所述第二喷射时期。
另外，如第四发明所述的第五发明的特征在于，由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比越是稀空燃比的值，所述第二喷射时期设定单元越减少所述第二喷射时期相对于所述第一喷射时期的延迟量。
而且，如第四发明所述的第六发明的特征在于，由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值越小，所述第二喷射时期设定单元越减少所述第二喷射时期相对于所述第一喷射时期的延迟量。
而且，如第一至第六发明中任意一项所述的第七发明，其特征在于，所述燃烧压的相关值为曲轴角速度的测定值。
发明效果
在膨胀冲程中进行喷射时燃料的内壁冲刷量(ボァフラッシング量)和燃烧率，会因燃料的着火性指标值和蒸发性指标值的不同而不同。并且，燃料的着火性指标值对燃烧压的影响较大，蒸发性指标值对废气空燃比的影响较大。根据第一发明，在容易受燃料的着火性和蒸发性影响的燃烧(膨胀冲程中的燃烧)时，根据在不同喷射时期中的燃烧压和空燃比来判定燃料性状，从而能够分别以高精度对燃料的着火性指标值和蒸发性指标值进行判定。
作为燃烧压或其相关值的变化信息的第一判定信息，在很大程度上反映了对燃料的着火性指标值的影响，而且，作为废气空燃比的变化信息的第二判定信息，在很大程度上反映了对燃料的蒸发性指标值的影响，根据第二发明，通过使用判定基础信息进行判定，从而能够分别以高精度对燃料的着火性指标值和蒸发性指标值进行判定，所述判定基础信息通过这种第一判定指标与第二判定指标而决定了燃料的着火性指标值和燃料的蒸发性指标值。
根据第三发明，通过使用如下的判定基础信息，能够分别以高精度对着火性指标值和蒸发性指标值进行判定。所述判定基础信息被设定成：第一判定指标越大，着火性指标值越趋向表示低着火性的值，并且，第二判定指标越大，蒸发性指标值越趋向表示低蒸发性的值。
根据第四发明，能够在抑制内壁冲刷量的同时，充分保证用于确保燃料性状的判定精度所需要的判定指标(第一判定指标和第二判定指标)的大小。
当由第一后喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的空燃比为稀空燃比时，可以判断出正在使用易于发生内壁冲刷的燃料。因此可以判断出，随着后喷射时期的延迟而空燃比的变化量将会变大。根据第五发明，在这种情况下，将会减少第二后喷射时期相对于第一后喷射时期的延迟量。由此，通过防止第二后喷射时期被过度延迟，从而在抑制内壁冲刷量的同时，能充分保证用于确保燃料性状的判定精度所需要的第二判定信息的大小。
当由第一后喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的燃烧压或其相关值较小时，可以判断为正在使用容易发生内壁冲刷的燃料。因此可以判断出，随着后喷射时期的延迟而燃烧压或其相关值的变化量将会变大。根据第六发明，在这种情况下，将会减少第二后喷射时期相对于第一后喷射时期的延迟量。由此，通过防止第二后喷射时期被过度延迟，从而在抑制内壁冲刷量的同时，能充分保证用于确保燃料性状的判定精度所需要的第一判定信息的大小。
根据第七发明，依据曲轴角速度的测定值而能够较好地获取燃烧压的相关值。
附图说明
图1为，用于说明本发明的第一实施方式的系统结构的图。
图2为，用于说明在图1所示的内燃机中进行的燃料喷射、燃烧方式以及设定燃料喷射阀的喷射角的图。
图3为，用于说明不同的燃料性状，分别对随着后喷射时期的变更而发生的废气空燃比变化以及曲轴角速度变化所带来的影响的图。
图4为，表示通过空燃比的变化量(ΔA/F)与曲轴角速度的变化量(Δ曲轴角速度)，而决定十六烷值(CN)和蒸馏性状(T90)的判定基础信息的图。
图5为，在本发明第一实施方式中所执行的程序的流程图。
图6为，在本发明第二实施方式中所执行的程序的流程图。
图7为，表示图6所示的程序中所参照的关系图的倾向的图。
图8为，表示本发明第二实施方式的改变例中所参照的关系图的倾向的图。
符号说明
10内燃机
12燃料喷射阀
14共轨管
16输送泵
18进气通道
32排气通道
38空燃比传感器
40ECU(Electronic Control Unit：电子控制模块)
44曲轴转角传感器
46进气阀
48排气阀
50燃烧室
52活塞
52a活塞凹头
54气缸壁面
具体实施方式
第一实施方式
[系统结构的说明]
图1为用于说明本发明第一实施方式的系统结构的图。图1所示的系统具备内燃机10。内燃机10为四冲程的柴油发动机(压燃式内燃机)。在内燃机10的各气缸中，设置有用于向气缸内直接喷射燃料的燃料喷射阀12。各气缸的燃料喷射阀12被连接在共通的共轨管14上。在未图示的燃料罐中的燃料，通过输送泵16被加压至规定的燃料压力，并被储存到共轨管14内，再从共轨管14供给于各燃料喷射阀12。
在内燃机10的进气通道18的入口附近设有空气滤清器20。通过空气滤清器20吸入的空气，被涡轮增压器22的压缩机压缩后，在内部冷却器24中被冷却。通过内部冷却器24的吸入空气由进气歧管26被分配到各气缸的进气口。
在内部冷却器24和进气歧管26之间设有进气节流阀28。而且，在空气滤清器20的下游附近，设有用于检测吸入空气量的空气流量计30。
内燃机10的排气通道32经排气歧管34分开，并与各气缸的排气口连接。而且，在排气通道32上配置有涡轮增压器22的涡轮。在排气通道32中的涡轮增压器22的下游一侧，设有用于净化废气的排气净化装置36。而且，在排气通道32中的排气净化装置36的上游侧的部位处，设有用于检测流入该部位的废气的空燃比(A/F)的空燃比传感器38。
并且，本实施方式的系统具备ECU(Electronic Control Unit：电子控制模块)40。在ECU40上，除了上述传感器之外，还连接有用于检测曲轴42的旋转角度(曲轴角度)和旋转速度(曲轴角速度)的曲轴转角传感器44等用于检测内燃机10运行状态的各种传感器。并且，在ECU40上，除了上述各种执行器之外，还连接有用于控制内燃机10运行状态的各种执行器。ECU40根据这些传感器的信号和信息，按照规定的程序而驱动各执行器，从而控制内燃机10的运行状态。
图2为，用于说明在图1所示的内燃机10中进行的燃料喷射、燃烧方式以及设定燃料喷射阀12的喷射角的图。
如图2所示，将上述燃料喷射阀12设置为，在被进气阀46和排气阀48夹持的位置上，其前端向燃烧室50的中央部位突出。并且，在配置于气缸内的活塞52的顶面上，形成有用于引导所喷射燃料的凹头52a。
如图2(A)所示，在活塞52位于压缩上止点附近时，执行作为获得内燃机10扭矩的燃料喷射的主喷射。燃料喷射阀12的燃料喷射角以及凹头52a的形状被设定成：当活塞52位于上止点附近时，主喷射时所喷射的燃料被可靠地导入到凹头52a中。根据这种喷射角的设定，如图2(C)所示，当活塞52离开上止点并下降的状况下进行燃料喷射时，所喷射燃料的一部分很容易附着在露出的气缸壁面54上。
而且，通过在气缸内的气体变成高温的压缩上止点附近，执行上述主喷射，从而使所喷射的燃料蒸发后与空气混合，其结果如图2(B)所示，将会进行主燃烧。
并且，在本实施方式中，实施以提高排气温度等为目的的后喷射。如图2(C)所示，在主燃烧后的排气阀48打开之前的膨胀冲程中，实施后喷射。在主燃烧后的膨胀冲程中，随着活塞52的下降，气缸内的温度、压力也随之下降。因此，随着后喷射的执行时期的延迟，逐步变为难以发生燃烧的条件。所以，在主燃烧后的能够燃烧的期间中，执行以提高排气温度等为目的的后喷射。其结果为，所喷射的燃料蒸发后与空气混合，将会进行如图2(D)所示的后燃烧。
[第一实施方式中的燃料性状判定方法]
在内燃机中，燃料性状对燃烧和催化剂有很大的影响。并且，当合成燃料或生物燃料等的使用增多时，所使用燃料的十六烷值(表示燃料的着火难易度的着火性指标值)和蒸馏性状(表示燃料的蒸发难易度的蒸发性指标值)的范围将会变宽。其结果为，对燃料性状进行正确判定就变得更加重要。在此，在本实施方式中，对利用上述进行后喷射时燃料的蒸发和燃烧容易受燃料的蒸馏性状和十六烷值的影响，来分别判定燃料的蒸馏性状以及十六烷值的方法进行说明。
执行后喷射时的燃料的内壁冲刷量以及燃烧率，根据所喷射燃料的蒸馏性状和十六烷值而不同。另外，内壁冲刷是指，向气缸内喷射的燃料将附着在气缸壁面54上的润滑油冲刷掉的现象，其结果是用于燃烧的燃料减少。另外，在此提到的燃烧率是表示用于燃烧的燃料相对于所喷射燃料的比例的值。
更具体而言，执行后喷射时，由于活塞52已离开上止点，如上述图2(C)所示，所喷射的燃料以不接触到活塞52顶面的角度而向气缸壁面54喷射。在这种情况下，若使用重质(蒸发性差)燃料时，则气缸内的燃料的蒸发就会不足，燃料容易直接以液滴的形态到达气缸壁面54上。由此，内壁冲刷量将会变多，燃烧率也会降低。并且，即使是轻质(蒸发性好)燃料，若使用十六烷值低的燃料，则由于向气缸内喷射的燃料难以着火，所以燃料也容易直接以液滴的形态到达气缸壁面54上。在这种情况下，内壁冲刷量也会变多，燃烧率也会降低。如上所述，不论是使用重质燃料的情况，还是使用低十六烷值的燃料的情况，均会发生内壁冲刷量的增加和燃烧率的降低。
在此，本实施方式为，在比较容易燃烧的条件下(难以发生内壁冲刷的条件下)实施第一后喷射，并且在比较难以燃烧的条件下(容易发生内壁冲刷的条件下)实施第二后喷射。并且，根据由第二后喷射的执行而引起燃烧时的废气空燃比，相对于由第一后喷射的执行而引起燃烧时的废气空燃比的变化量(差)，以及根据由第二后喷射的执行而引起燃烧时的曲轴角速度，相对于由第一后喷射的执行而引起燃烧时的曲轴角速度的变化量(差)，从而对在内燃机10的运行中正在使用的燃料的十六烷值与蒸馏性状进行判定。另外，若燃烧压变高，则曲轴角速度也变高。因此，在这里作为燃烧压的相关值，而使用曲轴角速度。
图3为用于说明不同的燃料性状，分别对随着后喷射时期的变更而发生的废气空燃比变化以及曲轴角速度变化所带来的影响的图。更具体地说，图3(A)表示废气空燃比与后喷射时期之间的关系，图3(B)表示曲轴角速度与后喷射时期之间的关系。另外，以白圆圈符号(○)表示的燃料，是十六烷值CN为60、蒸馏性状为T90(90％馏出温度)＝250℃的高十六烷值且轻质的燃料。而且，以白三角符号(△)表示的燃料，是十六烷值CN为40、蒸馏性状为T90(90％馏出温度)＝250℃的低十六烷值且轻质的燃料。而且，以黑圆圈符号(●)表示的燃料，是十六烷值CN为60、蒸馏性状为T90(90％馏出温度)＝350℃的高十六烷值且重质的燃料。而且，以黑三角符号(▲)表示的燃料，是十六烷值CN为40、蒸馏性状为T90(90％馏出温度)＝350℃的低十六烷值且重质的燃料。
如上所述，由于在主燃烧后的膨胀冲程中，随着活塞52的继续下降，气缸内的温度、压力也会下降，所以随着后喷射的执行时期的延迟，将变为难以燃烧的条件。因此，如图3所示，上述第一后喷射的执行时期相当于接近主燃烧的提前一侧的时期T1，上述第二后喷射的执行时期，将相当于比该第一后喷射时期T1延迟一侧的时期T2。
如图3(A)所示，从第一后喷射时期T1中的废气空燃比的测定结果可以判断出，在使用高十六烷值且轻质的燃料(○)时，由于附着于气缸壁面54而残留在气缸内的燃料量变少，所以随着后喷射的实施而废气的空燃比呈最浓的空燃比的值。另外，从该第一后喷射时期T1中的空燃比的测定结果可以判断出，与白圆圈符号(○)相比，十六烷值较低的燃料(△)和重质的燃料(●)由于内壁冲刷的影响，其废气空燃比更为稀薄化。并且，还可以判断出，在使用低十六烷值且重质的燃料(▲)时，这种稀薄化将会更加明显。
另外，在图3(A)中，如果对第一后喷射时期T1和第二后喷射时期T2中的空燃比的测定结果进行对比，则可以看出，在难以进行燃烧的第二后喷射时期T2中的测定结果更容易受到十六烷值和蒸发性的影响，因性状的不同而发生的变化较大。更具体地说，可以看出，高十六烷值且轻质的燃料(○)难以受到后喷射时期的延迟的影响，与此相对，十六烷值低的燃料和蒸发性不良的燃料更容易受到后喷射时期的延迟的影响。而且，从图3(A)可以看出，关于后喷射时期的延迟对废气空燃比的影响，与十六烷值的高低(即着火性的好或坏)相比，使用了轻质燃料还是重质燃料这一条件(即蒸发性的好或坏)的影响更大。
另一方面，如图3(B)所示，从第一后喷射时期T1中的曲轴角速度的测定结果可以判断出，与使用其它性状燃料的情况相比，使用以白圆圈符号(○)表示的高十六烷值且轻质的燃料时，其燃烧更加良好，因而后燃烧时的曲轴角速度(即曲轴转角的变化率)最高。另外，从该第一后喷射时期T1中的曲轴角速度的测定结果可以判断出，与白圆圈符号(○)相比，十六烷值较低的燃料(△)和重质的燃料(●)更受燃烧率下降的影响，其后燃烧时的曲轴角速度变低。而且，还可以判断出在低十六烷值且重质的燃料(▲)的情况下，这种曲轴角速度的下降会更加明显。
另外，在图3(B)中，如果对第一后喷射时期T1和第二后喷射时期T2中的曲轴角速度的测定结果进行对比则可以看出，与废气空燃比的情况相同，在难以进行燃烧的第二后喷射时期T2中的测定结果更容易受到十六烷值和蒸发性的影响，因性状的不同而发生的变化较大。更具体地说，高十六烷值且轻质的燃料(○)，难以受到后喷射时期的延迟的影响，十六烷值低的燃料和蒸发性不良的燃料更容易受到后喷射时期的延迟的影响。而且，从图3(B)可以看出，关于后喷射时期的延迟对后喷射时的曲轴角速度的影响，与十六烷值的高低(即着火性的好或坏)的条件相比，使用了轻质燃料还是重质燃料这一条件(即蒸发性的好或坏)的影响更大。
图4为，表示通过空燃比的变化量(ΔA/F)与曲轴角速度的变化量(Δ曲轴角速度)而决定了十六烷值(CN)和蒸馏性状(T90)的判定基础信息的图。更具体地说，将图4所示的判定基础信息设定成：空燃比的变化量(ΔA/F)越大，T90下的蒸馏温度就越高，并且，曲轴角速度的变化量(Δ曲轴角速度)越大，十六烷值就越低。
分别对上述四种性状燃料的、如上述图3所得的第一后喷射时期T1中的空燃比与第二后喷射时期T2中的空燃比之间的变化量ΔA/F，以及第一后喷射时期T1中的曲轴角速度与第二后喷射时期T2中的曲轴角速度之间的变化量即Δ曲轴角速度，进行计算并总结，就能获得如图4所示的关系。
本实施方式可以提前获得如图4所示的关系，即通过空燃比的变化量(ΔA/F)与曲轴角速度的变化量(Δ曲轴角速度)，决定十六烷值(CN)和蒸馏性状(T90)的关系。然后，将所得的关系作为燃料性状的判定基础信息进行图形化，并预先存储到ECU40中。而且，在实际的装置中，分别算出空燃比的变化量(ΔA/F)和曲轴角速度的变化量(Δ曲轴角速度)后，将两者与上述判定基础信息进行比较，从而对现在所使用的燃料的十六烷值和蒸馏性状同时且分别进行判定。
图5表示为了实现上述功能而本发明第一实施方式中的ECU40所执行的程序的流程图。
在图5所示的程序中，首先，判断出是否需要进行燃料性状判定(步骤100)。具体为，在本步骤100中，作为是否需要进行燃料性状判定的一个示例，对是否已给油进行判断。在已给油的情况下，燃料罐内的燃料性状有可能发生变化。在此，本步骤100为，在给油的情况下则判断为需要进行燃料性状判定。另外，例如可根据液面传感器(已省略图示)的输出来检测燃料罐内的燃料的液面高度，从而判断是否已给油。
当在上述步骤100中判断出需要进行燃料性状判定时，根据用于检测发动机冷却水温度的水温传感器(已省略图示)的输出，来判断内燃机10的暖机是否已完成(步骤102)。其结果为，当内燃机10的暖机已完成时，开始如下的燃料性状判定处理。
首先，对规定的第一后喷射时期的条件是否已成立进行判断(步骤104)。如上所述，第一后喷射时期T1为，在主燃烧之后的排气阀48打开之前的膨胀冲程中的时期，并且是为了获得容易燃烧的条件(即内壁冲刷难以发生的条件)而被预先设定为比较接近主燃烧实施时期的时期。当判断为上述第一后喷射时期的条件已成立时，执行第一后喷射(步骤106)。
其次，利用曲轴转角传感器44，检测出由第一后喷射时期T1中的燃料喷射的执行而引起燃烧时的曲轴角速度(第一曲轴角速度)(步骤108)。然后，利用空燃比传感器38，检测出由第一后喷射时期T1中的燃料喷射的执行而引起燃烧时的废气空燃比(第一空燃比)(步骤110)。
接着，在上述第一后喷射之后的同一运行条件下的其他的燃烧循环时，对规定的第二后喷射时期的条件是否已成立进行判断(步骤112)。如上所述，第二后喷射时期T2为，在主燃烧之后的排气阀48打开之前的膨胀冲程中的时期，并且是为了获得难以燃烧的条件(即内壁冲刷容易发生的条件)而被预先设定为比上述第一后喷射时期T1更延迟一侧的时期。具体为，后喷射时期T1、T2是在使用规定的标准燃料(例如轻油)时能够进行燃烧的时期。
在上述步骤112中，当判断为第二后喷射时期的条件已成立时，执行第二后喷射(步骤114)。然后，利用曲轴转角传感器44，检测出由第二后喷射时期T2中的燃料喷射的执行而引起燃烧时的曲轴角速度(第二曲轴角速度)(步骤116)。其次，利用空燃比传感器38，检测出由第二后喷射时期T2中的燃料喷射的执行而引起燃烧时的废气空燃比(第二空燃比)(步骤118)。
接着，计算出第一曲轴角速度与第二曲轴角速度之间的变化量(差)即Δ曲轴角速度，以及第一空燃比与第二空燃比之间的变化量(差)ΔA/F(步骤120)。然后，参照燃料性状的判定基础信息(如图4所示的关系)，通过将现在的Δ曲轴角速度和ΔA/F与该判定基础信息进行比较，从而判定燃料的十六烷值和蒸馏性状(步骤122)。
根据以上说明的图5所示的程序，在两个后喷射时期T1和T2中，分别检测出由后喷射的执行而引起燃烧时的空燃比和曲轴角速度。与这种方法不同的是，从图3(A)中的白三角符号(△)和黑圆圈符号(●)可以看出，若仅根据上述第一后喷射时期T1中的一个点的空燃比的测定结果，则无法判断出空燃比变稀薄的原因，是由于十六烷值低引起的还是由于重质引起的。另外，从图3(B)中的白三角符号(△)和黑圆圈符号(●)可以看出，若仅根据上述第一后喷射时期T1中的一个点的曲轴角速度的测定结果，则无法判断出决定曲轴角速度高低的原因，是由于十六烷值低引起的还是由于重质引起的。
与此相对，在上述程序的处理中，从图3(A)所示的结果可以看出，通过在两个后喷射时期T1与T2之间计算出空燃比的变化量ΔA/F，就能够获得比十六烷值更能反映燃料蒸发性影响的指标。由此，根据ΔA/F，就能明确地掌握燃料蒸发性的影响。另外，从图3(B)所示的结果可以看出，通过在两个后喷射时期T1与T2之间计算出Δ曲轴角速度，就能获得比燃料的蒸发性更能反映十六烷值的影响的指标。由此，根据Δ曲轴角速度，就能明确地掌握燃料的十六烷值的影响。
但是，仅使用ΔA/F和Δ曲轴角速度中的任意一个的方法，则难以以高精度对十六烷值和蒸馏性状进行特定。更具体地说，由于在上述图4所示的判定基础信息中仅使用ΔA/F，因而无法明确地掌握燃料的十六烷值的影响，所以只能以某范围内的数值较低的精度对蒸馏性状进行特定。而且，由于在上述图4所示的判定基础信息中仅使用Δ曲轴角速度，因而无法明确地掌握燃料的蒸发性的影响，所以只能以某范围内的数值较低的精度对十六烷值进行特定。与此相对，在上述程序的方法中，由于使用ΔA/F和Δ曲轴角速度的两者来进行判定，所以利用上述判定基础信息，能够同时且分别以高精度对十六烷值和蒸馏性状进行判定(确定)。
如上述说明，十六烷值(着火性指标值)对曲轴角速度(燃烧压)的影响较大，蒸馏性状(蒸发性指标值)对废气空燃比的影响较大。根据本实施方式的燃料性状判定方法，能够在容易受到燃料的着火性和蒸发性影响的后燃烧时，使用在不同喷射时期T1、T2中的曲轴角速度和空燃比，同时且分别以高精度对燃料的十六烷值和蒸馏性状进行判定。
另外，在上述第一实施方式中，为了对燃料性状进行判定，在主燃烧后的膨胀冲程中执行第一和第二后喷射。但是，本发明中的第一喷射时期并不局限于上述第一后喷射时期T1。即、在压缩上止点之后的喷射时期中执行用于进行主燃烧的燃料喷射时，第一喷射时期可以是用于进行主燃烧的该喷射时期。而且，随之，本发明中的第二喷射时期不是上述第二后喷射时期T2，而是在用于进行压缩上止点后的主燃烧的上述喷射时期之后的膨胀冲程中所执行的后喷射时期。
而且，在上述第一实施方式中，利用被曲轴转角传感器44检测出的曲轴角速度，从而获得后燃烧时的燃烧压的相关值。但是，在本发明中获得燃烧压或其相关值的方法并不局限于此。例如，可以配置用于检测内燃机10的气缸压力的气缸压力传感器，从而获得后燃烧时的燃烧压。
另外，在上述第一实施方式中，在第一后喷射时期T1和第二后喷射时期T2的两个点上，实施用于进行燃料性状判定的后喷射。但是，本发明的第二后喷射时期，并不局限于如上述时期T2的一个点的示例。例如，可以采用如下的方法。即，考虑到要抑制内壁冲刷量，首先设定相对于第一后喷射时期的延迟量比较小的第二后喷射时期。另外，当在该第二后喷射时期中无法获得为了充分确保性状判定的精度而需要的ΔA/F和Δ曲轴角速度时，还可以进一步延迟第二后喷射时期之后，实施第三次的后喷射。
而且，在上述第一实施方式中，作为蒸发性指标值可以使用蒸馏性状(T90)。但是，本发明中的蒸发性指标值并不局限于这种蒸馏性状，例如还可以是燃料的运动粘度。由于燃料的运动粘度越低，燃料就越容易微粒化，所以燃料的蒸发性变好。因此，作为蒸发性指标值也可以使用运动粘度。
另外，在上述第一实施方式中，为了进行燃料性状的判定，而计算出第一空燃比与第二空燃比之间的变化量(差)ΔA/F，以及第一曲轴角速度与第二曲轴角速度之间的变化量(差)即Δ曲轴角速度。但是，分别作为本发明中的第一和第二判定指标的变化信息并不局限于此，例如，还可以是第一空燃比与第二空燃比之间的变化率(比)，以及第一曲轴角速度与第二曲轴角速度之间的变化率(比)。
另外，在上述第一实施方式中的ECU40，分别通过执行上述步骤106的处理而实现上述第一发明中的“第一喷射执行单元”，通过执行上述步骤114的处理而实现上述第一发明中的“第二喷射执行单元”，通过执行上述步骤108和116而实现上述第一发明中的“燃烧压获取单元”，通过执行上述步骤110和118的处理而实现上述第一发明中的“空燃比获取单元”，通过执行上述步骤120和122的处理而实现上述第一发明中的“燃料性状判定单元”。另外，第一后喷射时期T1和第二后喷射时期，分别相当于所述第一发明中的“第一喷射时期”和“第二喷射时期”。
另外，在上述第一实施方式中，Δ曲轴角速度分别相当于所述第二发明中的“第一判定指标”，ΔA/F相当于所述第二发明中的“第二判定指标”。而且分别通过ECU40执行上述步骤120的处理而实现上述第二发明中的“第一判定指标计算单元”和“第二判定指标计算单元”，执行上述步骤122的处理而实现上述第二发明中的“判定基础信息获取单元”和“判定执行单元”。
第二实施方式
下面，参照图6至图8，对本发明的第二实施方式进行说明。
本实施方式的系统是，通过使用图1所示的设备结构，并通过在ECU40中执行下文所述的图6所示的程序来代替图5所示的程序而实现的。
[第二实施方式的特征部分]
上述第一实施方式为，在预先设定的后喷射时期T1、T2中执行后喷射。与此相对，本实施方式的系统具有以下的特征，即、根据预先设定的第一后喷射时期T1中的第一后喷射时的废气空燃比的值(第一空燃比)，来设定第二后喷射时期T2。
图6表示为了实现上述功能，而在本发明第二实施方式中的ECU40所执行的程序的流程图。另外，在图4中，对与第一实施方式中的图2所示步骤相同的步骤，使用了相同的符号并省略或简化其说明。
在图6所示程序中的上述步骤110，检测出由第一后喷射的执行而引起燃烧时的废气空燃比(第一空燃比)之后，接着根据该第一空燃比来设定第二后喷射时期T2(步骤200)。
具体而言，在ECU40中储存有利用与上述第一空燃比的关系来决定第二后喷射时期T2的关系图(map)。图7为表示这种倾向的图。即在图7中，第二后喷射时期T2被设定成：第一空燃比的值越是稀空燃比的值，其相对于第一后喷射时期T1的延迟量越变小。本步骤200参照这种关系图，根据第一空燃比，来决定第二后喷射时期T2。
接着，当上述第一后喷射执行之后的在同一运行条件下的其他的燃烧循环时，在上述步骤200中所设定的第二后喷射时期的条件已成立时(步骤112)，执行第二后喷射(步骤114)，并分别检测出第二空燃比和第二曲轴角速度(步骤116和118)。
然后，计算出Δ曲轴角速度以及ΔA/F之后(步骤120)，参照与上述步骤200中所设定的第二后喷射时期T2相对应的燃料性状的判定基础信息(如图4所示的关系)，根据现在的Δ曲轴角速度和ΔA/F，来判定燃料的十六烷值和蒸馏性状(步骤202)。并且，在本程序中，由于第二后喷射时期T2根据第一后喷射时期T1而变化，所以作为上述判定基础信息，对每一个变更对象的第二后喷射时期T2，准备了多个关系图。
根据以上说明的图6所示的程序，并根据由第一后喷射的执行而引起燃烧时的空燃比(第一空燃比)，来设定第二后喷射时期T2。当第一空燃比的值要比使用规定的标准燃料时更为稀薄时，可以判断出正在使用容易发生内壁冲刷的燃料。因此，可以判断出随着后喷射时期的延迟而空燃比的变化量ΔA/F将会变大。根据上述程序的处理，在这种情况下，第二后喷射时期T2相对于第一后喷射时期T1的延迟量将会变小。由此，通过防止第二后喷射时期T2被过度延迟，从而在抑制内壁冲刷量的同时，能够充分保证用于确保燃料性状的判定精度所需要的ΔA/F的大小。
另外，当第一空燃比的值要比使用规定的标准燃料时更为浓厚时，可以判断出正在使用难以发生内壁冲刷的燃料。因此，可以判断出随着后喷射时期的延迟而空燃比的变化量ΔA/F将会变小。根据上述程序的处理，在这种情况下，第二后喷射时期T2相对于第一后喷射时期T1的延迟量将会变大。由此，能够充分保证用于确保燃料性状的判定精度所需要的ΔA/F的大小。并且，在这种情况下，由于比较难以发生内壁冲刷，所以可以说，与第一空燃比的值为稀薄的情况相比，即使增大第二后喷射时期T2的延迟量，内壁冲刷量增加的情况也很少。
可是，在上述第二实施方式中，根据由第一后喷射的执行而引起燃烧时的废气空燃比(第一空燃比)来设定第二后喷射时期T2。但是，本发明并不局限于这种方法，也可以根据由第一后喷射的执行而引起燃烧时的曲轴角速度(第一曲轴角速度)来设定第二后喷射时期T2，以代替上述第一空燃比。这种方法可通过在ECU40中执行与上述图6所示程序类似的程序的处理而实现。
更具体地说，在类似于上述步骤200的步骤中，参照表示如以下的图8所示倾向的关系图，并根据第一曲轴角速度，进行设定第二后喷射时期T2的处理。在图8中，第二后喷射时期T2被设定成：第一曲轴角速度的值越低，第二后喷射时期T2相对于第一后喷射时期T1的延迟量就越小。
当第一曲轴角速度的值要比使用规定的标准燃料时的值更低时，可以判断出正在使用容易发生内壁冲刷的燃料。因此可以判断出，随着后喷射时期的延迟而曲轴角速度的变化量Δ曲轴角速度将会变大。根据上述图8所示关系图的倾向，在这种情况下，第二后喷射时期T2相对于第一后喷射时期T1的延迟量将会变小。由此，通过防止第二后喷射时期T2被过度延迟，从而能在抑制内壁冲刷量的同时，能够充分保证用于确保燃料性状的判定精度所需要的Δ曲轴角速度的大小。
并且，当第一曲轴角速度的值比使用规定的标准燃料时的值更高时，可以判断出正在使用燃烧率高且难以发生内壁冲刷的燃料。因此可以判断出，随着后喷射时期的延迟，曲轴角速度的变化量Δ曲轴角速度将会变小。根据上述图8所示关系图的倾向，在这种情况下，第二后喷射时期T2相对于第一后喷射时期T1的延迟量将会变大。由此，能充分保证用于确保燃料性状的判定精度所需要的Δ曲轴角速度的大小。并且，在这种情况下，由于比较难以发生内壁冲刷，所以可以说，与第一曲轴角速度的值较低的情况相比，即使增大第二后喷射时期T2的延迟量，内壁冲刷量增加的情况也很少。
另外，在上述第二实施方式中，通过ECU40执行上述步骤200的处理，从而实现上述第四发明中的“第二后喷射时期设定单元”。

Claims (7)

1.一种内燃机的燃料性状判定装置，其特征在于，包括：
燃料喷射阀，用于向气缸内喷射燃料；
第一喷射执行单元，在膨胀冲程中的第一喷射时期内，执行利用所述燃料喷射阀的燃料喷射；
第二喷射执行单元，在比所述第一喷射时期延迟的喷射时期且处于膨胀冲程中的至少一个第二喷射时期，并在与所述第一喷射时期内的燃料喷射不同的燃烧循环中，执行利用所述燃料喷射阀的燃料喷射；
燃烧压获取单元，用于检测或推断燃烧压或其相关值；
空燃比获取单元，用于获取废气的空燃比；
燃料性状判定单元，根据由所述第一喷射时期和所述第二喷射时期中的燃料喷射而分别引起燃烧时的燃烧压或其相关值，以及由所述第一喷射时期和所述第二喷射时期中的燃料喷射而分别引起燃烧时的废气的空燃比，对燃料性状进行判定,
所述燃料性状判定单元包括：
第一判定指标计算单元，将由所述第二喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值，相对于由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值的变化信息，作为第一判定指标进行计算；
第二判定指标计算单元，将由所述第二喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比，相对于由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比的变化信息，作为第二判定指标进行计算,
所述燃料性状判定单元根据所述第一判定指标和所述第二判定指标，对燃料性状进行判定。
2.如权利要求1所述的内燃机的燃料性状判定装置，其特征在于，
所述燃料性状判定单元包括：
判定基础信息获取单元，通过所述第一判定指标与所述第二判定指标，获取决定了燃料的着火性指标值和燃料的蒸发性指标值的判定基础信息；
判定执行单元，根据所述第一判定指标、所述第二判定指标以及所述判定基础信息，来判定所述着火性指标值和所述蒸发性指标值。
3.如权利要求2所述的内燃机的燃料性状判定装置，其特征在于，
所述第一判定指标为，由所述第二喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值，相对于由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值的变化量，
所述第二判定指标为，由所述第二喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比，相对于由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比的变化量，
所述判定基础信息被设定成：所述第一判定指标越大，所述着火性指标值越趋向表示低着火性的值，并且，所述第二判定指标越大，所述蒸发性指标值越趋向表示低蒸发性的值。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的内燃机的燃料性状判定装置，其特征在于，
还包括第二喷射时期设定单元，该第二喷射时期设定单元根据由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值、以及由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比中的至少一个，来设定所述第二喷射时期。
5.如权利要求4所述的内燃机的燃料性状判定装置，其特征在于，
由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述空燃比越是稀空燃比的值，所述第二喷射时期设定单元越减少所述第二喷射时期相对于所述第一喷射时期的延迟量。
6.如权利要求4所述的内燃机的燃料性状判定装置，其特征在于，
由所述第一喷射时期中的燃料喷射而引起燃烧时的所述燃烧压或其相关值越小，所述第二喷射时期设定单元越减少所述第二喷射时期相对于所述第一喷射时期的延迟量。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的内燃机的燃料性状判定装置，其特征在于，
所述燃烧压的相关值为曲轴角速度的测定值。
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