CN104220733B - 发动机燃料特性推定设备 - Google Patents

Abstract

在本发明的燃料特性推定设备中，当发动机的燃料被切断时，基于车辆速度SPD设定上限转速NEmax。当发动机转速NE变得小于或等于上限转速NEmax(在S102中为是)时，实施用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射，所述燃料的十六烷值是燃料的点火性能的指标值。利用通过喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定十六烷值。通过在车辆速度SPD较高时将上限转速NEmax设定为较小的值，该设备限制点火延迟时间的变化，并且提高推定十六烷值的精确度。

Description

发动机燃料特性推定设备

发明背景

技术领域

本发明涉及一种发动机燃料特性推定设备，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射燃料，并且利用通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩来推定所述燃料的点火性能。

背景技术

柴油机通过压缩所喷射的燃料来点燃燃料，从而使燃料燃烧。柴油机使用轻油作为燃料。市场上可买到的轻油具有不同的成分，并且它们的诸如点火性能的燃料特性也不同。燃料的点火性能显著地影响发生断火的状态、发动机输出等等。因此，为了改进柴油机的输出性能、燃料经济性能和排放性能，有必要检查当前使用的燃料的点火性能并根据燃料的点火性能的检查结果来调节设计定时和燃料喷射量等的发动机控制的执行方式。

通过十六烷值来评估作为柴油机燃料的轻油的点火性能。样本轻油的十六烷值通过十六烷和α-甲基萘的混合物中的十六烷的量的体积百分比来表示，所述十六烷和α-甲基萘的混合物的点火性能与样本轻油的点火性能相同。

日本专利申请公报No.2010-024870(JP 2010-024870 A)公开了一种设备，所述设备在发动机转速在无负荷且无燃料喷射的状态下降低时执行燃料的单次喷射，并且基于通过所喷射的燃料燃烧而产生的发动机转矩的大小和该单次喷射的喷射定时来推定当前使用的燃料的十六烷值。

顺便提及，用于推定十六烷值的燃料喷射量较小。因此，如果缸内流动(涡流和滚流)过度强烈的话，则以这种方式喷射的燃料不容易燃烧。此外，从燃料喷射开始到燃料燃烧的时间依据进入气缸的气体温度和气缸壁的温度而变化。如果从喷射开始到燃烧的时间变长，则从开始燃烧时开始直到当缸内压力或缸内温度由于活塞下降而降低时的时间变短，并且剩余的未燃烧的燃料量增加。结果，通过燃料的燃烧而产生的发动机转矩变小。

因而，即使燃料的十六烷值或燃料喷射量保持相同，通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小也依据在用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射等时出现的诸如缸内流动、缸内进气温度、气缸壁温度等的状态改变。因此，基于通过燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定十六烷值仅能够实现有限的精度。

发明内容

本发明提供一种发动机燃料特性推定设备，其能够以提高的精确度推定燃料的点火性能。

本发明的第一方面提供一种发动机燃料特性推定设备，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定燃料的点火性能。当开始切断燃料之前的发动机负荷是第一值时，发动机燃料特性推定设备致使用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值比当开始切断燃料之前的发动机负荷是低于所述第一值的第二值时小。

气缸壁温度影响从燃料喷射到燃料点火的点火延迟时间。因而，如果点火延迟时间改变，则通过燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小也改变。

在发动机的低负荷操作期间，可以适当地冷却或去除发动机产生的热量，以便使气缸壁温度相对稳定。相反，在发动机的高负荷操作期间，冷却不能匹配发动机产生的热量，导致气缸壁温度显著增大。此时，气缸壁温度的增大量依据高负荷操作的持续时间等显著变化。因此，在当气缸壁温度显著变化时在发动机高负荷操作之后切断燃料时基于通过燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定燃料的点火性能的情况下，通过燃料的燃烧而产生的发动机转矩随着气缸壁温度的变化而变化，使得推定点火性能的精确度劣化。

然而，在上述构造中，当切断燃料之前的发动机负荷较高时，减小用于实施用于推定点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值。如果发动机转速的上限值减小，则从切断燃料开始到实施用于推定点火性能的燃料喷射的时间变长，使得由于发动机高负荷操作而升高的气缸壁温度可以在实施用于推定的燃料喷射之前充分地降低。因此，可以限制在实施用于点火性能推定的燃料喷射时的气缸壁温度的变化，并且因此可以限制点火延迟时间的变化。因此，根据上述构造，能够限制由在发动机高负荷操作期间的气缸壁温度的变化引起的推定精度劣化，并且能够以提高的精度推定燃料的点火性能。

本发明的第二方面提供一种发动机燃料特性推定设备，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定燃料的点火性能。当车辆速度在推定燃料的点火性能时是第一速度时，发动机燃料特性推定设备致使用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值比当车辆速度在推定点火性能时是低于所述第一速度的第二速度时小。

当车辆速度在推定燃料的点火性能时较高时，发动机很有可能之前已经高负荷操作。如上所述，通过减小用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值，能够限制推定精确度由于气缸壁温度的变化而劣化。结合这一点，在这个方面中，在较高车辆速度时(这时认为发动机很可能已经高负荷操作)，减小用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值。因此，限制推定精确度由于气缸壁温度的变化而劣化，使得可以以提高的精确度推定燃料的点火性能。

本发明的第三方面提供一种发动机燃料特性推定设备，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定燃料的点火性能。当在车辆正在行驶的同时推定燃料的点火性能时，发动机燃料特性推定设备致使用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值比当在发动机的无负荷空转之后在减速期间执行推定时小。

在开始切断燃料之后的较短时间内，缸内流动较强烈，使得喷射的少量燃料不容易燃烧。因此，为了适当地推定燃料的点火性能，必须确保从切断燃料开始到用于推定的燃料喷射有足够的时间。

发动机的无负荷空转，即，加大发动机的油门，将显著地提高发动机转速。在发动机的无负荷空转之后在减速期间切断燃料时，即使用于实施用于推定的燃料喷射的发动机转速的上限值增大到某一范围，也可以确保从切断燃料开始到用于推定燃料的点火性能的燃料喷射有足够的时间。

另一方面，当在车辆正在行驶的同时切断燃料时，经常的情况是开始切断燃料之前的发动机转速不如发动机的无负荷空转的情况下的发动机转速高。因此，当在车辆正在行驶的同时切断燃料时执行燃料的点火性能的推定的情况下，优选的是减小用于实施用于推定的燃料喷射的发动机转速的上限值，并且在缸内流动变得足够弱之后执行用于推定的燃料喷射。

结合这一点，在上述构造中，用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值在发动机的无负荷空转之后在减速期间切断燃料时被设定得较大，并且当在车辆正在行驶的同时切断燃料时被设定得较小。因此，仅在以较好的方式执行推定的状况下执行燃料的点火性能的推定，以便以提高的精确度推定燃料的点火性能。

在发动机的无负荷空转之后在减速期间切断燃料时，外界干扰的影响比在车辆正在行驶的同时切断燃料时小，使得可以以提高的精确度推定燃料的点火性能。因此，如果需要以较高的精确度推定燃料的点火性能，则适当的是在发动机的无负荷空转之后在减速期间切断燃料时推定点火性能。

实施用于推定点火性能的燃料喷射时的气缸壁温度在当已经在充分暖机的状态下执行发动机的无负荷空转时和其它时机显著不同。因此，气缸壁温度的变化致使燃料的点火延迟时间变化，从而对燃料的点火性能的推定精确度有不利影响。

因此，在第三方面中，仅当在发动机无负荷空转之后在减速期间推定燃料的点火性能时，推定设备可以在执行用于推定燃料的点火性能的燃料喷射之前实施预定次数的燃料喷射。如果在用于推定的燃料喷射之前执行一定次数的燃料喷射，则即使当在发动机没有充分地暖机的状态下执行发动机的无负荷空转时，也可以通过先前所喷射的燃料的燃烧而产生的热量来加热气缸壁表面。因此，实施这种初步燃料喷射将限制气缸壁温度在用于推定的燃料喷射时的变化。因此，根据上述构造，在发动机的无负荷空转之后在减速期间切断燃料时，可以以提高的精确度推定燃料的点火性能。

此外，如上所述构造的发动机燃料特性推定设备可以应用于包括检测喷射器内的燃料压力的燃料压力传感器的发动机，并且所述发动机从由所述燃料压力传感器检测到的燃料压力的变化来获得实际喷射的燃料量，并将检测到的所述实际喷射的燃料量反馈到喷射器的驱动控制。

在上述发动机中，可以通过上述反馈来提供燃料喷射量的控制精确度。在上述发动机中，如果在用于推定点火性能的燃料喷射之前执行若干次燃料喷射，则可以通过反馈由在前的燃料喷射所导致的燃料压力变化的检测结果来提高在用于推定的燃料喷射时控制燃料喷射的精确度。因此，根据上述构造，在发动机的无负荷空转之后在减速期间切断燃料时，可以以提高的精确度推定点火性能。

本发明的第四方面提供一种发动机燃料特性推定设备，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定燃料的点火性能。当开始切断燃料之前的进气量是第一量时，发动机燃料特性推定设备致使用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值比当开始切断燃料之前的进气量是比所述第一量小的第二量时小。

当开始切断燃料之前的进气量较大时，发动机很可能之前已经高负荷操作。如上所述，通过减小用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值，能够限制推定精确度由于气缸壁温度变化而劣化。结合这一点，在这个方面中，当开始切断燃料之前的进气量较大时，即，当认为发动机很可能已经高负荷操作时，减小用于实施用于推定的燃料喷射的发动机转速的上限值。因此，能够限制由气缸壁温度在发动机高负荷操作期间的变化所导致的推定精确度的劣化，并且能够以提高的精确度推定燃料的点火性能。

本发明的第五方面提供一种发动机燃料特性推定设备，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定燃料的点火性能。当开始切断燃料之前的燃料喷射量是第一量时，所述发动机燃料特性推定设备致使用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值比当开始切断燃料之前的燃料喷射量是比所述第一量小的第二量时小。

当开始切断燃料之前的燃料喷射量较大时，发动机很可能之前已经高负荷操作。如上所述，通过减小用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值，能够限制推定精确度由于气缸壁温度的变化而劣化。结合这一点，在这个方面中，当在认为发动机很可能已经高负荷操作的状况下开始切断燃料之前的燃料喷射量较大时，减小用于实施用于推定燃料的点火性能的燃料喷射的发动机转速的上限值。因此，限制推定精确度由于气缸壁温度的变化而劣化，使得可以以提高的精确度推定燃料的点火性能。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，其中，相同的附图标记指示相同的元件，并且其中：

图1是示意性地示出了根据本发明的实施例的发动机控制设备的总体构造的总体视图；

图2是示出了设置在应用该实施例的柴油机中的喷射器的侧部分的结构的剖视图；

图3是示出了燃料喷射率的时间波形的一个示例的图；

图4是该实施例中采用的十六烷值推定程序的流程图；

图5是示出了该实施例中的上限转速和车辆速度之间的关系的图；

图6是示出在该实施例中的上限进气温度和车辆速度之间的关系的图；

图7是示出该实施例中采用的十六烷值确定程序的处理程序的流程图；和

图8是示出了在执行用于检测十六烷值的燃料喷射之前和之后的发动机转速的变化和转速差的变化的时间图。

具体实施方式

以下，将参照图1至图8详细地说明其中实施根据本发明的发动机燃料特性推定设备的实施例。该实施例的推定设备应用于待安装在车辆中的柴油机。

如图1中所示，应用该实施例的推定设备的柴油机的燃料箱10设有燃料表11，所述燃料表测量燃料箱10中剩下的燃料量。此外，燃料箱10连接有燃料供给通路12，待供给到发动机的燃料通过所述燃料供给通路12。燃料供给通路12的中间部分设有高压燃料泵13，所述高压燃料泵13从燃料箱10泵送燃料，将燃料加压并排出已加压的燃料。燃料供给通路12的下游端部连接到保持加压的燃料的共轨14。

共轨14连接有用于柴油机的气缸的喷射器16。每个喷射器16都设有燃料压力传感器17，所述燃料压力传感器17检测喷射器16中的燃料压力。此外，喷射器16连接到返回通路18，所述返回通路18用于将多余量的燃料返回到燃料箱10。

具有这种构造的柴油机通过电子控制单元19控制。电子控制单元19包括微型计算机，所述微型计算机执行与发动机控制有关的各种计算处理。此外，电子控制单元19设有输入电路，所述输入电路接收来自检测柴油机的操作状况的各种传感器的信号输入。燃料表11和燃料压力传感器17连接到输入电路。连接到输入电路的其它传感器包括进气压力传感器20、转速传感器21、冷却剂温度传感器22和进气温度传感器25以及检测车辆速度的车辆速度传感器24、检测加速器踏板的踩踏量的加速器踏板传感器23等等，其中，所述进气压力传感器20、转速传感器21、冷却剂温度传感器22和进气温度传感器25分别检测柴油机的进气压力、转速、冷却剂温度和进气温度。

此外，电子控制单元19设有用于致动器的驱动电路，所述致动器驱动柴油机的各个部分。驱动电路包括驱动气缸的喷射器16的电路。

参照图2，将说明设置用于柴油机的各个气缸的喷射器16中的每个的其它构造细节。该柴油机采用电力驱动型喷射器作为喷射器16。

如图2所示，每个喷射器16都具有壳体30，所述壳体30具有中空圆筒形形状。在壳体30内，布置有针阀31，所述针阀31在图2中沿着上下方向往复运动。此外，在壳体30的在图2中位于针阀31上方的部分中，布置有在图2中的总是向下推压针阀31的弹簧32。

此外，在壳体30内，形成有两个燃料室，所述两个燃烧室通过针阀31彼此分离，更具体地，所述两个燃料室是喷嘴室33和压力室34，所述喷嘴室33在图2中相对于针阀31位于相对靠下的位置，而所述压力室34在图2中相对于针阀31位于相对靠上的位置。

喷嘴室33设有喷射孔35，所述喷射孔35连通喷嘴室33的内部和壳体30的外部。喷嘴室33与引入通路36连接，所述引入通路36形成在壳体30内。引入通路36连接到共轨14(图1)，以便通过引入通路36将燃料供给到喷嘴室33中。

另一方面，压力室34通过连通通路37连接到喷嘴室33，并且通过排出通路38连接到上述返回通路18。此外，在压力室34内，设置有阀体40，所述阀体40由压电(pressure-electric)致动器39驱动，所述压电致动器39通过层压压电元件(例如压电式(piezoelectric)元件)而形成。因而，提供了一种使得通过驱动阀体40而使压力室34选择性地与连通通路37和排出通路38中的一个连通的构造。

如上所述的燃料压力传感器17设置成与图2中的喷射器16的上部部分成一体。燃料压力传感器17构造成检测引入通路36内的燃料压力。

具有这种构造的喷射器16中的每一个都按照如下方式操作。压电致动器39在没有接通驱动电压时呈收缩状态，在所述收缩状态，压电致动器39的整体长度减小，以便将阀体40定位在使得压力室34与连通通路37连通并且与排出通路38断开的位置。此时，喷嘴室33和压力室34彼此连通，使得这两个室中的压力基本相等。因此，此时，已经通过弹簧32的弹性力使针阀31位于图2中的下部，使得喷射孔35关闭。因此，此时，不从喷射器16喷射燃料。

另一方面，当压电致动器39接通驱动电压时，压电致动器39的整体长度增大，从而将阀体40定位在使得压力室34与连通通路37断开并且与排出通路38连通的位置。此时，燃料从压力室34排出，并且压力室34中的压力下降，使得喷嘴室33中的压力大于压力室34中的压力。此时，由于压力差，针阀31在图2中向上位移，即，从而运动离开针阀31关闭喷射孔35的位置。因此，此时，喷射器16喷射燃料。

在按照上述方式构造的实施例中，电子控制单元19对柴油机进行燃料喷射控制。具体而言，在使用过程中，电子控制单元19利用发动机转速、加速器踏板的踩踏量和燃料的十六烷值(控制十六烷值)的推定值来计算燃料喷射量的目标值(目标燃料喷射量)。此外，电子控制单元19利用目标燃料喷射量和发动机转速来计算燃料喷射定时的目标值和燃料喷射持续时间的目标值。然后，根据这些计算出的目标值，电子控制单元19向每个喷射器16的压电致动器39施加驱动电压，以控制燃料喷射。

此外，在这个实施例中，与上述燃料喷射控制相结合地，电子控制单元19实施基于由设置用于各个喷射器16的燃料压力传感器17所检测到的燃料压力来形成每个喷射器16的燃料喷射率(每单位时间喷射的燃料量)的时间波形的控制。这个控制按照以下方式进行。

在喷射器16的针阀31开始根据施加到压电致动器39的驱动电压从喷射孔35提升之后，喷嘴室33中的燃料压力随着针阀31的提升量的增大而减小。然后，停止施加驱动电压，并且针阀31的提升量减小。随着阀的提升量减小，喷嘴室33中的燃料压力逐渐升高。因此，利用由喷射器16的燃料压力传感器17检测到的燃料压力，能够明确地确定针阀31开始提升的定时(阀打开-驱动开始定时Tos)、燃料喷射率变成最大的定时(达到最大喷射率的定时Toe)、燃料喷射率开始减小的定时(燃料喷射率开始减小的定时Tcs)和针阀31结束提升的定时(达到最小提升的定时Tce)。然后，利用这些确定的定时，可以获得如图3中所示的燃料喷射率的时间波形。从这个波形，能够以非常高的准确度检查燃料喷射的实际状况，即实际燃料喷射量、实际燃料喷射定时等等。在这个实施例中，电子控制单元19获得每个喷射器16内的燃料压力的变化率(燃料压力的时间导数)，并且基于该变化率的值获得上述定时。

此外，在这个实施例中，电子控制单元19推定当前使用的燃料的十六烷值，即推定燃料的点火性能。在这个实施例的燃料特性推定设备中，准备了两种推定十六烷值的模式，即普通模式和高精度模式。

在车辆正在行驶的同时在切断柴油机的燃料期间执行普通模式的十六烷值推定。在普通模式中推定出的燃料的十六烷值反映在发动机控制(例如燃料喷射控制、EGR控制、增压率控制等)中。例如，当推定当前使用的燃料的十六烷值较低时，执行各种操作以抑制发生由较低的燃料点火性能所导致的断火，这些操作例如是增加引燃燃料喷射的执行次数、增加引燃燃料喷射量、使引燃燃料喷射和/或主要燃料喷射的定时提前、减小EGR(废气再循环)、增大增压比等等。当满足以下条件(i)至(iii)时进入普通模式。(i)正在执行待根据由加速器操作中止(即，停止踩踏加速器踏板)所导致的车辆速度降低和发动机转速降低而实施的柴油机的燃料切断。(ii)在上一次加燃料(对油箱再填充)之后的总燃料喷射量大于或等于预定值α。预定值α被设定为比可以填充到从燃料箱10延伸到喷射器16的燃料通道中的总燃料量大的值。即，满足条件(ii)意味着在上一次的加燃料之后，上述燃料通道中的燃料已经被替换为从燃料箱10供给的新燃料。(iii)在上一次加燃料之后，还未确定燃料的十六烷值的推定值。

另一方面，在柴油机的无负荷空转(racing)之后在切断燃料时执行在高精度模式的十六烷值推定。如果频繁发生断火，则高精度模式的十六烷值的推定结果用于具体地确定频繁发生断火的因素。即，当检测到频繁发生断火时，以高精度模式推定燃料的十六烷值。如果作为结果认识到正在使用低十六烷值的燃料，则发生断火的因素可以具体地确定如下；即，可以判定当前使用的燃料有问题，或者，如果燃料没问题，则柴油机的燃料系统等有问题。当通过遵循维护手册等中说明的程序将柴油机加大油门(无齿轮啮合)到至少预定的发动机转速时，进入上述高精度模式。

通过执行图4中所示的十六烷值推定程序而执行这个实施例中的十六烷值的推定。电子控制单元19在正切断柴油机的燃料的同时在每个预定的控制循环时间重复地以普通模式或高精度模式执行这个程序。

当开始执行程序时，首先在步骤S100中读取在当前时间的发动机转速NE、进气温度THA和车辆速度SPD。然后，在步骤S101中，基于当前的车辆速度SPD计算上限转速NEmax和上限进气温度THAmax。上限转速NEmax是用于执行燃料喷射以便推定燃料的十六烷值的发动机转速NE的上限值，而上限进气温度THAmax是用于执行同一燃料喷射的进气温度THA的上限值。

这里使用的车辆速度SPD用作在开始切断燃料之前的发动机负荷的指标值。即，当正在较高的车辆速度下实施燃料切断时，认为发动机很有可能在开始切断燃料之前已经在高负荷下操作。因此，在这个示例中，在假设车辆速度SPD越高则在开始切断燃料之前的发动机负荷越高的情况下，获得上限转速NEmax和上限进气温度THAmax。在十六烷值推定的高精度模式期间，车辆速度SPD是“0”。

如图5所示，车辆速度SPD越高，则使上限转速NEmax的值越小。然而，当车辆速度SPD是“0”时，即在十六烷值推定的高精度模式期间，使上限转速NEmax的值比在十六烷值推定的普通模式期间大。

此外，如图6所示，车辆速度SPD越高，上限进气温度THAmax的值被设定为越小。然而，当车辆速度SPD是“0”时，即在十六烷值推定的高精度模式期间，使上限进气温度THAmax的值比在普通模式期间大。

随后，在步骤S102中，判定当前的发动机转速NE是否小于或等于上限转速NEmax以及当前的进气温度THA是否小于或等于上限进气温度THAmax。如果当前的发动机转速NE大于上限转速NEmax或当前的进气温度THA大于上限进气温度THAmax(否)，则本处理立即结束。另一方面，如果当前的发动机转速NE小于或等于上限转速NEmax并且当前的进气温度THA小于或等于上限进气温度THAmax(是)，则处理前进到步骤S103。

在处理进行到步骤S103之后，在步骤S103中检查当前的十六烷值推定模式是高精度模式还是普通模式。如果当前的推定模式是高精度模式，则在步骤S104中实施初步燃料喷射预定次数，然后处理进行到步骤S105。另一方面，如果当前的推定模式是普通模式，则处理在不实施初步燃料喷射的情况下进行到步骤S105。然后，在步骤S105中，实施十六烷值确定，然后主程序的本次处理结束。

步骤S105中的十六烷值确定通过图7中所示的十六烷值确定程序的处理执行。在这个程序的处理开始之后，在步骤S200中，基于转速、冷却剂温度和进气压力来设定用于检测十六烷值的燃料喷射的定时。在计算燃料喷射定时的时候使用发动机转速、发动机冷却剂温度和进气压力的原因如下。

剩余的未燃烧的燃料量除了根据燃料的点火性能变化之外，还根据燃料喷射定时变化。如果气缸的燃料喷射定时较早，则从喷射燃料开始到由于活塞下降而导致缸内压力或缸内温度降低时的时间变得较长。因此，燃烧持续了较长的持续时间，使得剩下的未燃烧的燃料量变得较少。另一方面，如果燃料喷射定时较晚，则上述时间变得较短，因此，燃烧的持续时间也变得较短，使得剩下的未燃烧的燃料量变得较大。发动机转速越高，从喷射燃料时到缸内压力或缸内温度降低时的时间就变得越短。因此，为了使燃烧条件均匀化，发动机转速越高，用于检测燃料的十六烷值的燃料喷射的定时需要提前得越多。

此外，当气缸壁温度较低时，发动机压缩行程中的缸内温度的最大值(峰值温度)变得较低。当进气压力较低时，发动机压缩行程中的缸内压力的最大值(峰值压力)变得较低。峰值温度或峰值压力越低，气缸中的高温高压状态的持续时间越短，并且燃烧的持续时间也越短。因此，为了使燃烧条件均匀化，在气缸壁温度较低时或在进气压力较低时，需要进一步提前用于检测十六烷值的燃料喷射的定时。

因此，在这个实施例中，为了使为了检测十六烷值而喷射的燃料的燃烧条件均匀化，根据当时的发动机转速、当时的气缸壁温度和当时的进气压力来调节燃料的喷射定时。具体地，在这个实施例中，在发动机转速变得更高时，进一步提前用于检测燃料的十六烷值的燃料喷射的定时。同样地，在这个实施例中，在发动机冷却剂温度(其是气缸壁温度的指标值)较低时，进一步提前用于检测燃料的十六烷值的燃料喷射的定时。此外，在这个实施例中，在进气压力较低时，进一步提前用于检测十六烷值的燃料喷射的定时。

在以上述方式设定燃料喷射定时之后，在随后的步骤S201中，在所设定的定时喷射预定量的燃料。然后，在步骤S202中，获得通过这次燃料喷射而产生的转矩的大小。

在步骤S202中按照以下方式计算所产生的转矩。电子控制单元19在每个预定的循环时间获取发动机转速，并且获得在所获取的发动机转速与前一个循环时间之前所获取的发动机转速之间的差(转速差ΔNE)。

图8的上部部分示出了在执行用于检测十六烷值的燃料喷射之前和之后的发动机转速的变化，并且图8的下部部分示出了那时的转速差ΔNE的变化。由于执行用于检测燃料的十六烷值的燃料喷射产生了发动机转矩，所以发动机转速增大或发动机转速的减小率减小，使得转速差ΔNE增大。所产生的转矩越大，转速差ΔNE的增大量的时间积分值(其与图8中的阴影线部分的面积相对应)就越大。因此，在这个实施例中，转速差ΔNE的增大量的时间积分值被计算为转速变化量ΣΔNE，并且这个量的值被用作所产生的转矩的指标值。

随后，在步骤S203中，从在步骤S201中执行的燃料喷射的燃料喷射率的时间波形获得实际燃料喷射定时和实际燃料喷射量，并且计算燃料喷射定时的实际值和燃料喷射量的实际值与它们的命令值的误差(喷射定时误差和喷射量误差)。然后，基于喷射定时误差和喷射量误差，修正转速的变化量ΣΔNE。执行这个修正，以便通过对与由喷射定时误差和喷射量误差引起的发动机转矩的变化量相对应的量进行修正，来减轻喷射定时误差和喷射量误差对十六烷值的推定结果的影响。具体而言，朝向提前侧(喷射定时变得进一步提前的侧)的喷射定时误差越大，所产生的转矩就越大，使得转速的变化量ΣΔNE被更大幅度地减小以用于修正。此外，朝向增大量侧的喷射量误差越大，所产生的转矩越大，使得转速的变化量ΣΔNE被更大幅度地减小以用于修正。

随后，在步骤S204中，基于在执行燃料喷射时出现的修正后的转速的变化量ΣΔNE和发动机转速来计算推定出的燃料的十六烷值。电子控制单元19的微型计算机预存储根据经验预先确定的燃料的十六烷值与转速的变化量ΣΔNE和发动机转速的关系。基于预存储的关系执行步骤S204中的计算。在计算出推定的十六烷值之后，程序的当前处理结束。

接下来，将说明实施例的操作。如果在车辆正在行驶的同时在满足条件(i)至(iii)的情况下实施柴油机的燃料切断，则执行普通模式的燃料的十六烷值的推定。在这个推定处理中，在发动机转速NE下降到或低于基于车辆速度计算出的上限转速NEmax的时间点，喷射少量的燃料，以推定十六烷值。如上所述，车辆速度SPD越高，即，切断燃料之前的发动机负荷被推定得越高，则上限转速NEmax的值被设定得越小。因此，当车辆速度SPD较高时，发动机转速需要减小到比车辆速度SPD较低时更低的转速，以便实施用于十六烷值推定的燃料喷射。

气缸壁温度影响从燃料喷射开始到所喷射的燃料点火的点火延迟时间。随着点火延迟时间改变，通过燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小也改变。因此，如果在用于十六烷值推定的燃料喷射时的气缸壁温度变化，则变得不能基于通过燃料的燃烧产生的发动机转矩准确地推定十六烷值。

另一方面，在柴油机低负荷操作期间，可以适当地去除(或冷却)发动机中产生的热量，使得气缸壁温度相对稳定。相反，在柴油机高负荷操作期间，冷却未能匹配发动机产生的热量，使得气缸壁温度显著升高。此时，气缸壁温度的增大量依据高负荷操作的持续时间而显著地变化。因此，在发动机高负荷操作期间，气缸壁温度比低负荷操作期间更大幅度地变化。对于在发动机高负荷操作之后的某一段时间而言，缸内气流较强，使得为了推定十六烷值而喷射的少量燃料有时未能实现燃烧。

结合这一点，在这个实施例中，当发动机负荷在切断燃料之前较高时，在发动机转速NE减小到更低的转速之前，不执行用于十六烷值推定的燃料喷射。在这种情况下，从切断燃料开始到实施燃料喷射的时间变长，使得由于高负荷的操作而被加热的气缸壁可以在执行用于十六烷值推定的燃料喷射之前被充分地冷却。因此，即使在发动机在切断燃料之前在高负荷下操作的情况下，在用于十六烷值推定的燃料喷射时的气缸壁温度不显著地改变。此外，由于确保了在燃料喷射之前的足够的时间量，所以通过高负荷操作而变得更强烈的缸内流动变得缓和。因此，即使在高负荷操作之后，所喷射的燃料的燃烧也是稳定的，使得可以以较高的精度推定十六烷值。

如果在发动机无负荷空转之后实施柴油机的燃料切断，则执行高精度模式的十六烷值推定。在这个模式期间，上限转速NEmax被设定成比在普通模式期间大。根据发动机的无负荷空转，发动机转速NE显著增大。在发动机的无负荷空转之后在减速期间切断燃料时，能够在确保从切断燃料开始到实施燃料喷射有足够的时间的同时在较高的发动机转速NE下实施用于十六烷值推定的燃料喷射。然后，如果上限转速NEmax增大，则扩展了实施燃料的十六烷值推定的发动机转速范围。

此外，在高精度模式中，在用于十六烷值推定的燃料喷射之前执行预定次数的初步燃料喷射。由于这种初步燃料喷射，即使在初步燃料喷射之前的气缸壁温度较低，所喷射的燃料的燃烧发出的热量也会适当加热气缸壁表面。因此，限制了执行用于十六烷值推定的燃料喷射时出现的气缸壁温度变化。因此，限制了由于气缸壁温度的变化而在产生发动机转矩方面产生的差异，并且能够精确地推定燃料的十六烷值。

在这个实施例中，从燃料压力的变化获得实际喷射的燃料量，并且所获得的燃料量被反馈到喷射器16的驱动控制。如果在用于十六烷值推定的燃料喷射之前的较短时间内实施初步燃料喷射，则可以反馈初步燃料喷射的结果，以便提高控制用于十六烷值推定的燃料喷射的精度。继而，将改进燃料的十六烷值的推定的精度。

根据上述实施例的发动机燃料特性推定设备，可以实现以下效果。(1)在这个实施例中，当车辆速度SPD较高并且在切断燃料之前的发动机负荷被推定为较高时，将上限转速NEmax(其为用于实施用于十六烷值推定的燃料喷射的发动机转速NE的上限值)设定为比当车辆速度SPD较低且在切断燃料之前的发动机负荷被推定为较低时小。因此，即使在高负荷操作(在高负荷操作下气缸壁温度显著地变化)之后切断燃料时，也能够限制在用于十六烷值推定的燃料喷射时的气缸壁温度的变化因此也能够限制点火延迟时间的变化，并且因此能够以提高的精度推定燃料的十六烷值。

(2)在这个实施例中，当在车辆正在行驶的同时进入的普通模式中推定十六烷值时，将上限转速NEmax(其为用于实施用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射的发动机转速NE的上限值)设定为比当在发动机无负荷空转之后在减速期间进入的高精度模式中推定十六烷值时小。根据发动机的无负荷空转，发动机转速NE显著增大。在发动机无负荷空转之后在减速期间切断燃料时，能够在确保从切断燃料开始到实施用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射有足够的时间的同时在较高的发动机转速下实施用于十六烷值推定的燃料喷射。因此，仅在缸内流动已经充分弱化并且因此可以适当地执行推定的状况下推定燃料的十六烷值，使得可以确保推定燃料的十六烷值的适当的精确度。此外，在高精度模式期间，扩展了执行推定的发动机转速范围，使得可以更可靠地执行高精度模式中的十六烷值推定。

(3)在这个实施例中，当在发动机无负荷空转之后在减速期间进入的高精度模式中推定燃料的十六烷值时，在用于推定的燃料喷射之前实施预定次数的初步燃料喷射。因此，可以限制气缸壁温度在用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射时的变化。此外，由于压力喷射器16中的燃料压力的在先前执行的相邻的初步燃料喷射时的变化的检测结果被反馈到喷射器16的驱动控制，所以可以以较高的精确度执行用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射。因此，根据所述实施例，可以提高高精度模式中的十六烷值推定的精确度。

(4)在这个实施例中，当车辆速度SPD较高并且在切断燃料之前的发动机负荷被推定为较高时，将用于实施用于十六烷值推定的燃料喷射的进气温度的上限值设定为较小。另一方面，随着进气温度变高，缸内气体温度的变化量趋向于更高，并且点火延迟时间的变化量也变得更大，使得推定十六烷值的精确度更加容易恶化。因此，能够在难以确保推定精确度的情况下避免实施燃料的十六烷值的推定，并且能够以更高的精确度推定燃料的十六烷值。

也可以借助以下修改方案执行前述实施例。在应用该实施例的柴油机中，从由燃料压力传感器17检测到的喷射器16内的燃料压力的变化获得实际喷射的燃料量，并且所获得的实际喷射的燃料量被反馈到喷射器的驱动控制。上述实施例中的十六烷值(燃料的点火性能)的推定可以以相同的方式应用于不执行上述反馈的柴油机。

在上述实施例中，在柴油机的无负荷空转之后在减速期间执行的高精度模式中的用于推定燃料的十六烷值的燃料喷射之前，执行预定次数的初步燃料喷射。然而，可以省略初步燃料喷射。

虽然在上述实施例中，在发动机无负荷空转之后在减速期间执行高精度模式中的燃料的十六烷值的推定，但是也允许省略高精度模式中的燃料的十六烷值的推定，而仅执行在车辆正在行驶的同时在切断燃料时执行的普通模式中的十六烷值的推定。在这种情况下，同样，如果较高车辆速度时的上限转速NEmax被设定为比在较低车辆速度时小，则可以限制点火延迟时间的变化，并且可以以提高的精确度推定燃料的十六烷值。

在上述实施例中，车辆速度SPD用作开始切断燃料之前的发动机负荷的指标值，并且基于车辆速度SPD设定上限转速NEmax和上限进气温度THAmax。作为这种指标值，还能够使用除了车辆速度SPD以外的其它参数，例如，开始切断燃料之前的进气量、开始切断燃料之前的燃料喷射量等等。即，当开始切断燃料之前的进气量或燃料喷射量较大时，可以推定开始切断燃料之前的发动机负荷较高，并且当开始切断燃料之前的进气量或燃料喷射量较小时，可以推定开始切断燃料之前的发动机负荷较低。开始切断燃料之前的进气量和燃料喷射量等可以与车辆速度SPD类似地用作开始切断燃料之前的发动机负荷的指标值，并且可以实现基本与效果(1)和效果(4)相同的效果。

虽然在该实施例中，从发动机转速的变化量获得通过燃料燃烧而产生的发动机转矩的大小，但是还可以从其它参数获得通过燃料燃烧产生的发动机转矩的大小，所述其它参数例如是与燃烧相关的缸内压力的增大量等。

虽然在该实施例中，根据进气压力来调节用于检测燃料的十六烷值的燃料喷射的定时，但是如果可以假定检测十六烷值时的进气压力是基本恒定的或如果由进气压力的差所导致的产生的转矩的变化是充分小的，则可以省去调节燃料喷射定时。

虽然在该实施例中，根据气缸壁温度来调节用于检测燃料的十六烷值的燃料喷射的定时，但是如果可以假定检测十六烷值时的气缸壁温度是基本恒定的或如果由气缸壁温度的差所导致的产生的转矩的变化是充分小的，则可以省去调节燃料喷射定时。

虽然在该实施例中，根据发动机转速来调节用于检测燃料的十六烷值的燃料喷射的定时，但是如果可以假定检测十六烷值时的发动机转速是基本恒定的或如果由发动机转速的差所导致的产生的转矩的变化是充分小的，则可以省去调节燃料喷射定时。

Claims (7)

1.一种发动机燃料特性推定设备(19)，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射所述发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定所述燃料的点火性能，

其中，仅在当前发动机转速低于或等于上限转速的情况下才进行用于在切断燃料之后推定燃料特性的燃料喷射，

所述发动机燃料特性推定设备(19)的特征在于：

当发动机负荷在开始切断燃料之前是第一值或更高时，所述发动机燃料特性推定设备(19)致使所述上限转速比当所述发动机负荷在开始切断燃料之前是低于所述第一值的第二值时小，并且

所述发动机燃料特性推定设备(19)基于转速差的增量的时间积分值和所述发动机转速来推定燃料特性，其中，所述转速差是所获取的发动机转速和在所述所获取的发动机转速之前的前一个预定的循环时间所获得的发动机转速之间的差。

2.一种发动机燃料特性推定设备(19)，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射所述发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定所述燃料的点火性能，

其中，仅在当前发动机转速低于或等于上限转速的情况下才进行用于在切断燃料之后推定燃料特性的燃料喷射，

所述发动机燃料特性推定设备(19)的特征在于：

当车辆速度在推定所述燃料的点火性能时是第一速度或更高时，所述发动机燃料特性推定设备(19)致使所述上限转速比当所述车辆速度在推定点火性能时是低于所述第一速度的第二速度时小，并且

所述发动机燃料特性推定设备(19)基于转速差的增量的时间积分值和所述发动机转速来推定燃料特性，其中，所述转速差是所获取的发动机转速和在所述所获取的发动机转速之前的前一个预定的循环时间所获得的发动机转速之间的差。

3.一种发动机燃料特性推定设备(19)，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射所述发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定所述燃料的点火性能，

其中，仅在当前发动机转速低于或等于上限转速的情况下才进行用于在切断燃料之后推定燃料特性的燃料喷射，

所述发动机燃料特性推定设备(19)的特征在于：

当在车辆正在行驶的同时推定所述燃料的点火性能时，所述发动机燃料特性推定设备(19)致使所述上限转速比当在所述发动机无负荷空转之后在减速期间执行推定时小，其中，在所述发动机无负荷空转时，发动机转速大于行驶期间的发动机转速，并且

所述发动机燃料特性推定设备(19)基于转速差的增量的时间积分值和所述发动机转速来推定燃料特性，其中，所述转速差是所获取的发动机转速和在所述所获取的发动机转速之前的前一个预定的循环时间所获得的发动机转速之间的差。

4.根据权利要求3所述的发动机燃料特性推定设备(19)，其中当在所述发动机无负荷空转之后在减速期间推定所述燃料的点火性能时，所述发动机燃料特性推定设备(19)在执行用于推定点火性能的燃料喷射之前实施预定次数的所述燃料喷射。

5.根据权利要求4所述的发动机燃料特性推定设备(19)，其中所述发动机燃料特性推定设备(19)应用于发动机，所述发动机包括检测喷射器内的燃料压力的燃料压力传感器(17)，并且所述发动机从由所述燃料压力传感器检测到的燃料压力的变化来获得实际喷射的燃料量，并将检测到的所述实际喷射的燃料量反馈到所述喷射器的驱动控制装置。

6.一种发动机燃料特性推定设备(19)，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射所述发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定所述燃料的点火性能，

其中，仅在当前发动机转速低于或等于上限转速的情况下才进行用于在切断燃料之后推定燃料特性的燃料喷射，

所述发动机燃料特性推定设备(19)的特征在于：

当进气量在开始切断燃料之前是第一量或更高时，所述发动机燃料特性推定设备(19)致使所述上限转速比当所述进气量在开始切断燃料之前是比所述第一量小的第二量时小，并且

所述发动机燃料特性推定设备(19)基于转速差的增量的时间积分值和所述发动机转速来推定燃料特性，其中，所述转速差是所获取的发动机转速和在所述所获取的发动机转速之前的前一个预定的循环时间所获得的发动机转速之间的差。

7.一种发动机燃料特性推定设备(19)，所述发动机燃料特性推定设备在发动机切断燃料时喷射所述发动机的燃料，并且由通过所喷射的燃料的燃烧而产生的发动机转矩的大小来推定所述燃料的点火性能，

其中，仅在当前发动机转速低于或等于上限转速的情况下才进行用于在切断燃料之后推定燃料特性的燃料喷射，

所述发动机燃料特性推定设备(19)的特征在于：

当燃料喷射量在开始切断燃料之前是第一量或更高时，所述发动机燃料特性推定设备(19)致使所述上限转速比当所述燃料喷射量在开始切断燃料之前是比所述第一量小的第二量时小，并且

所述发动机燃料特性推定设备(19)基于转速差的增量的时间积分值和所述发动机转速来推定燃料特性，其中，所述转速差是所获取的发动机转速和在所述所获取的发动机转速之前的前一个预定的循环时间所获得的发动机转速之间的差。