CN104791116A - 柴油发动机的控制装置和控制柴油发动机的方法 - Google Patents

柴油发动机的控制装置和控制柴油发动机的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种柴油发动机的控制装置和控制柴油发动机的方法。柴油发动机的电子控制装置,包括控制器件,作为辅助喷射控制,计算执行辅助喷射的发动机周期中的转速与紧接在发动机周期之前的发动机周期中的转速间的速度差以及计算如果未执行所述辅助喷射则会导致的喷射周期与在先喷射周期间的速度差,且控制器件基于前述两个速度差间的差来计算由于一次辅助喷射而增加的转速的量,其中控制器件在获得转矩增加量之后开始下次辅助喷射,且基于对于辅助喷射和下次辅助喷射中的每个的转矩增加量来确定转速增加量随着辅助喷射正时从提前侧变换至延迟侧的变化趋势,且基于变化趋势来估算十六烷值。

Description

柴油发动机的控制装置和控制柴油发动机的方法
本申请是申请号为200880115664.5(国际申请号为PCT/IB2008/003050)，申请日为2008年11月13日，发明名称为“柴油发动机的控制装置和控制柴油发动机的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及执行燃料喷射控制的柴油发动机的控制装置和控制柴油发动机的方法。
背景技术
在柴油发动机中，由喷射器喷射到燃烧室中的燃料在从喷射起经过一定时间段之后也就是在从喷射起经过点火延迟之后被压缩并点燃。为了改善柴油发动机的发动机功率和排放，广泛使用了一种考虑到这种点火延迟，并基于发动机的运转状态来控制燃料喷射正时、燃料喷射量等的控制装置(例如，参见公开号为2001-152948的日本专利申请)。
对于柴油发动机中所使用的燃料，十六烷值越低，点火延迟越长。因此，例如，即使当柴油发动机被运出时基于给定的标准十六烷值而设定了最佳燃料喷射正时和最佳燃料喷射量，如果将诸如冬期燃料的具有较低十六烷值的燃料供给到燃料罐，则燃料点火正时被延迟，并且燃烧状态恶化，在最坏的情况下可能导致失火。为了抑制这种问题的发生，优选的是，基于燃料的十六烷值来调节燃料喷射正时、燃料喷射量等。应当注意到的是，为了适当地执行这种调节，需要准确地估算出燃料的十六烷值。
发明内容
本发明提供了柴油发动机的控制装置和控制柴油发动机的方法，借此可以准确地估算出燃料的十六烷值。
本发明的第一方案是一种柴油发动机的控制装置，其执行基本喷射控制和辅助喷射控制，在基本喷射控制中，基于柴油发动机的运转状态来控制燃料的基本喷射；在辅助喷射控制中，控制燃料的辅助喷射以估算燃料的十六烷值。所述柴油发动机的控制装置包括控制器件，作为辅助喷射控制，所述控制器件使得多次燃料喷射在各自不同的喷射正时执行；计算由多次燃料喷射中的每次燃料喷射引起的发动机输出轴的转矩的增加量；基于计算出的转矩的增加量随着多次燃料喷射的喷射正时沿一个方向变换的变化趋势来估算失火开始出现时的喷射正时；以及基于估算出的喷射正时来估算燃料的十六烷值。
随着辅助喷射控制中喷射正时的变换当失火开始出现时，出现了由燃料的燃烧引起的发动机输出轴的转矩的增加量显著下降的趋势。因此，利用以上构造，基于转矩的增加量随着在辅助喷射控制中执行的多次燃料喷射的喷射正时沿一个方向变换的变化趋势，可以准确地估算出失火开始出现时的喷射正时。因为燃料的十六烷值越低，失火开始出现时的喷射正时向提前侧变换得越多，所以可以基于估算出的喷射正时来准确地估算出燃料的十六烷值。
可以采用这样一种构造，例如，其中转矩的增加量的变化趋势是转矩的增加量随着喷射正时变换使得多次燃料喷射的喷射正时从提前侧变换至延迟侧的变化趋势。当采用这种构造时，可以简单且准确地估算出失火开始出现时的喷射正时。
所述控制器件可以将转矩的增加量在计算出的转矩的增加量的变化趋势中急剧变化时的喷射正时判定为失火开始出现时的喷射正时。
随着辅助喷射控制中喷射正时的变换当失火开始出现时，与正常执行燃烧的情况相比，出现了由辅助喷射控制中的燃料喷射引起的发动机输出轴的转矩的增加量快速下降的趋势。
因此，利用以上构造，通过将转矩的增加量在计算出的转矩的增加量的变化趋势中急剧变化时的喷射正时判定为失火开始出现时的喷射正时，可以准确地估算出失火开始出现时的喷射正时。
本发明的第二方案是一种柴油发动机的控制装置，其执行基本喷射控制和辅助喷射控制，在基本喷射控制中，基于柴油发动机的运转状态来控制燃料的基本喷射；在辅助喷射控制中，控制燃料的辅助喷射以估算燃料的十六烷值。所述柴油发动机的控制装置包括控制器件，作为辅助喷射控制，所述控制器件使得多次燃料喷射在各自不同的喷射正时执行；计算由多次燃料喷射中的每次燃料喷射引起的发动机输出轴的转速的增加量；基于计算出的转速的增加量随着多次燃料喷射的喷射正时沿一个方向变换的变化趋势来估算失火开始出现时的喷射正时；以及基于估算出的喷射正时来估算燃料的十六烷值。
利用以上构造，基于转矩的增加量随着在辅助喷射控制中执行的多次燃料喷射的喷射正时沿一个方向变换的变化趋势，可以准确地估算出失火开始出现时的喷射正时。因为燃料的十六烷值越低，失火开始出现时的喷射正时向提前侧变换得越多，所以可以基于估算出的喷射正时来准确地估算出燃料的十六烷值。
可以采用这样一种构造，例如，其中转速的增加量的变化趋势是转速的增加量随着喷射正时变换使得多次燃料喷射的喷射正时从提前侧变换至延迟侧的变化趋势。当采用这种构造时，可以简单且准确地估算出失火开始出现时的喷射正时。
在根据第二方案的柴油发动机的控制装置中，所述控制器件可以将转速的增加量在计算出的转速的增加量的变化趋势中急剧变化时的喷射正时判定为失火开始出现时的喷射正时。
随着辅助喷射控制中喷射正时的变换当失火开始出现时，与正常执行燃烧的情况相比，出现了由辅助喷射控制中的燃料喷射引起的发动机输出轴的转速的增加量快速下降的趋势。
因此，利用以上构造，通过将转速的增加量在计算出的转速的增加量的变化趋势中急剧变化时的喷射正时判定为失火开始出现时的喷射正时，可以准确地估算出失火开始出现时的喷射正时。
如果不满足用于执行基本喷射控制的条件，则所述控制器件可以开始辅助喷射控制。
利用这种构造，如果不满足用于执行基本喷射控制的条件时，则执行辅助喷射控制，从而当执行辅助喷射控制时，不存在由基本喷射控制引起的发动机输出轴的转矩或者转速的变化。因此，可以简单且准确地检测出由辅助喷射控制中的燃料喷射引起的发动机输出轴的转矩或者转速的增加量。
在安装在车辆上的柴油发动机中，当车辆正在减速并且正在执行燃料切断时，停止基本喷射控制。因此，可以采用这样一种构造，其中如果车辆正在减速并且正在执行燃料切断，则开始辅助喷射控制。
所述控制器件可以判定在执行前次辅助喷射控制之后是否已经执行为柴油发动机的燃料罐补给燃料，并且在所述判定中获得已经执行补给燃料的结果的条件下允许执行下次辅助喷射控制。
利用这种构造，当已经执行补给燃料时，即当存在燃料罐中的燃料的十六烷值变化的可能性时，必定执行辅助喷射控制，从而可以准确地检测出燃料的十六烷值的变化。
在根据第一方案和第二方案的柴油发动机的控制装置中，基本喷射可以包括主要喷射和在主要喷射之前执行的引燃喷射，并且可以调节主要喷射和引燃喷射中的至少一个的喷射方式，使得由所述控制器件估算出的十六烷值越低，通过主要喷射而喷射出的燃料的喷射正时提前得越多。
燃料的十六烷值越低，喷射出的燃料的点火延迟越长。考虑到这个事实，在以上构造中，调节主要喷射和引燃喷射中的至少一个的喷射方式，使得十六烷值越低，通过主要喷射而喷射出的燃料的点火正时提前得越多。因此，可以抑制由十六烷值的降低引起的燃料的点火正时的延迟，并且可以抑制由燃料点火正时的延迟引起的燃料燃烧状态的恶化。
可以调节通过主要喷射而喷射出的燃料的喷射正时，使得估算出的十六烷值越低，通过主要喷射而喷射出的燃料的喷射正时提前得越多。
利用这种构造，调节通过主要喷射而喷射出的燃料的喷射正时，使得十六烷值越低，通过主要喷射而喷射出的燃料的喷射正时提前得越多，因此，即使当由于十六烷值的降低而使燃料点火延迟延长时，也可以抑制燃料点火正时的延迟。
可以调节执行主要喷射时的喷射压力，使得估算出的十六烷值越低，喷射压力越高。
随着主要喷射的喷射压力增加，因为使得通过主要喷射而喷射出的燃料良好地扩散并且促进了燃料和空气的混合，所以燃料点火延迟被缩短。考虑到这个事实，在以上构造中，调节执行主要喷射时的喷射压力，使得十六烷值越低，喷射压力越高。因此，可以抑制由十六烷值的降低引起的燃料的点火正时的延迟。
可以调节用于引燃喷射的喷射量，使得估算出的十六烷值越低，喷射量越大。
随着引燃喷射量增加，因为由引燃喷射产生的活化通过主要喷射而喷射出的燃料的效果被增强，所以燃料点火延迟被缩短。考虑到这个事实，在以上构造中，调节引燃喷射的喷射量，使得估算出的十六烷值越低，引燃喷射的喷射量越大。因此，可以抑制由十六烷值的降低引起的燃料的点火正时的延迟。
可以调节引燃喷射与主要喷射之间的时间间隔，使得估算出的十六烷值越低，时间间隔越长。
随着引燃喷射与主要喷射之间的时间间隔增加，因为由引燃喷射产生的活化通过主要喷射而喷射出的燃料的效果被增强，所以燃料点火延迟被缩短。考虑到这个事实，在以上构造中，调节引燃喷射的喷射正时，使得估算出的十六烷值越低，引燃喷射的喷射正时提前得越多。因此，可以抑制由十六烷值的降低引起的燃料的点火正时的延迟。
本发明的第三方案涉及一种控制柴油发动机的方法。所述柴油发动机的控制方法包括：执行基本喷射控制，在基本喷射控制中，基于柴油发动机的运转状态来控制燃料的基本喷射；以及执行辅助喷射控制，在辅助喷射控制中，控制燃料的辅助喷射以估算燃料的十六烷值。执行辅助喷射控制包括：使得多次燃料喷射在各自不同的喷射正时执行；计算由多次燃料喷射中的每次燃料喷射引起的发动机输出轴的转矩的增加量；基于计算出的转矩的增加量随着多次燃料喷射的喷射正时沿一个方向变换的变化趋势来估算失火开始出现时的喷射正时；以及基于估算出的喷射正时来估算燃料的十六烷值。
本发明的第四方案涉及一种控制柴油发动机的方法。所述柴油发动机的控制方法包括：执行基本喷射控制，在基本喷射控制中，基于柴油发动机的运转状态来控制燃料的基本喷射；以及执行辅助喷射控制，在辅助喷射控制中，控制燃料的辅助喷射以估算燃料的十六烷值。执行辅助喷射控制包括：使得多次燃料喷射在各自不同的喷射正时执行；计算由多次燃料喷射中的每次燃料喷射引起的发动机输出轴的转速的增加量；基于计算出的转速的增加量随着多次燃料喷射的喷射正时沿一个方向变换的变化趋势来估算失火开始出现时的喷射正时；以及基于估算出的喷射正时来估算燃料的十六烷值。
附图说明
通过结合附图对示范性实施例的下列描述，本发明的上述和进一步的目的、特征和优点将变得明显，其中相似的数字用于表示相似的元件，以及其中：
图1是示意性地示出根据本发明的安装在车辆上的柴油发动机的控制装置的一个实施例的构造图；
图2是示出由本实施例的控制装置执行的基本喷射控制的程序的流程图；
图3是示出平均转速由于本实施例的控制装置执行的辅助喷射控制中的辅助喷射而变化的方式的曲线图；
图4是示出由本实施例的控制装置执行的辅助喷射控制的程序的流程图；
图5是示出由本实施例的控制装置执行的辅助喷射控制的程序的流程图；
图6是示出平均转速由于本实施例的控制装置执行的辅助喷射控制的一个具体示例中的辅助喷射而变化的方式的曲线图；
图7是示出在本具体示例中发动机转速和喷射周期中的平均转速与在先周期中的平均转速之间的差随时间变化的方式的曲线图；
图8是示出在本具体示例中转矩的增加量随着喷射正时的变化的变化趋势的曲线图；
图9A是示出在本具体示例中用于计算对应于失火点的十六烷值的一部分计算设定表的表格；
图9B是示出在本具体示例中用于设定对应于十六烷值的调节量的一部分计算设定表的表格。
具体实施方式
将结合图1到图9来描述将本发明应用于用于车辆的柴油发动机的控制装置的一个实施例。图1示意性地示出安装在车辆上的柴油发动机和柴油发动机的控制装置。如图1所示，柴油发动机1的气缸体10具有形成于其中的多个气缸11，其中图1中示出多个气缸中的一个气缸，并且每个气缸11中均设置有在气缸11中往复运动的活塞12。活塞12通过连杆13连接到曲轴14上。当车辆正在行驶时，曲轴14的转矩通过驱动力传递机构15被传递到驱动轮16。驱动力传递机构15由变速器、差动齿轮单元、驱动轴等构成。
在曲轴14附近设置有用于检测曲轴14的转速(下文中简称为“发动机转速NE”)的曲轴传感器111。在驱动轮16附近设置有用于检测驱动轮16的转速即车辆的行进速度(下文中称为“车速V”)的车速传感器112。另外，在车辆的加速踏板17附近设置有用于检测加速踏板17的下压量Accp的加速度传感器113。电子控制装置100接收来自曲轴传感器111、车速传感器112和加速度传感器113的检测信号，电子控制装置100包括微型计算机并全面地控制柴油发动机1。作为电子控制装置100的核心的微型计算机包括：中央处理单元100a，其利用各种控制操作的控制程序来执行数值计算、信息处理等；和存储器100b，其存储控制程序、执行所述程序所需的各种设定表、通过执行控制程序所获得的结果等。
气缸盖20安装在气缸体10上。燃烧室18由气缸体10、气缸盖20和活塞12限定。在气缸盖20中，形成有连接到燃烧室18的进气口21和排气口22。另外，这些口分别设置有进气阀23和排气阀24，进气阀23和排气阀24使口21、22和燃烧室18的状态在连通状态与阻断状态之间切换。在发动机的进气行程期间，进气阀23被打开，因此空气通过进气口21而被吸入燃烧室18中。另一方面，在发动机的排气行程期间，排气阀24被打开，因此燃烧室18中的已燃气体通过排气口22而被排出。
气缸盖20中设置有直喷式喷射器27，通过燃料供给系统50供给的燃料通过喷射器27被直接喷射到燃烧室18中，然后被压缩和点燃。
燃料供给系统50包括连接到喷射器27上的共轨51、由曲轴14驱动的供给泵52和存储燃料的燃料罐53。供给泵52中形成有通过供给管61连接到共轨51上的排气口52a，和通过进气管62连接到燃料罐53上的进气口52b。供给管61上设置有单向阀54，单向阀54用于防止燃料从共轨51侧流到排气口52a侧。进气管62设置有用于过滤燃料的过滤器55。
供给泵52设置有与曲轴14的旋转同步地往复运动的柱塞，利用柱塞的往复运动，燃料罐53中的燃料通过进气管62被吸入，然后被加压并送至共轨51。由供给泵52供给的燃料的量是由设置在排气口52a附近的压力控制阀56的开/关操作来调节的。
共轨51中设置有用于检测共轨51的内压(下文中称为“轨道压力PR”)的轨道压力传感器114。燃料罐53设置有用于检测燃料罐53中的燃料余量的燃料余量传感器115。电子控制装置100接收来自轨道压力传感器114和燃料余量传感器115的检测信号。电子控制装置100基于来自以上传感器的检测信号即基于发动机的运转状态来控制压力控制阀56和喷射器27，以将由喷射器27执行的燃料喷射的喷射压力和喷射正时保持在期望值和期望正时。
由喷射器27喷射到燃烧室18中的燃料在从喷射起经过一定时间段之后也就是在从喷射起经过点火延迟之后被压缩和点燃。当这种点火延迟相对长时，喷射到燃烧室18中的燃料在某一瞬时被一起点燃，并且燃料燃烧的压力和温度快速增加。结果，燃烧噪声变大，并且所产生的NOx(氮氧化物)的量增加。
电子控制装置100控制喷射器27以便在获得发动机输出的主要喷射之前执行少量燃料的喷射，即所谓的引燃喷射，从而缩短通过主要喷射而喷射出的燃料的点火延迟。应当注意到的是，在下文中，主要喷射和引燃喷射总称为基本喷射。
将结合图2所示的“基本喷射控制处理”的流程图来描述控制基本喷射的程序。在该处理中，首先，基于加速踏板17的下压量Accp、发动机转速NE等来计算主要喷射期间的燃料喷射量(下文中称为“主要喷射量Qfin”)(步骤S10)。另外，基于主要喷射量Qfin来设定轨道压力PR的期望值，并且对压力控制阀56进行反馈控制，以使由轨道压力传感器114检测到的轨道压力PR的实际值达到期望值(步骤S20)。
接下来，基于主要喷射量Qfin和轨道压力PR来设定主要喷射的喷射正时Tmain和喷射持续时间INTmain(步骤S30)，然后设定引燃喷射期间的燃料喷射量(下文中称为“引燃喷射量Qpi”)和对应于引燃喷射量Qpi的喷射持续时间INTpi(步骤S40)。基于主要喷射量Qfin等来设定引燃喷射与主要喷射之间的时间间隔，即，引燃时间间隔INTP(步骤S50)，并且顺次地执行引燃喷射和主要喷射(步骤S60)。
轨道压力PR的期望值、主要喷射量Qfin、喷射正时Tmain、喷射持续时间INTmain、引燃喷射量Qpi、喷射持续时间INTpi和引燃时间间隔INTP是分别基于对应于这些参数的多个用于计算的设定表而计算出的。这些计算设定表是基于实验结果等而获得的，并被预先存储在存储器100b中。
当以这种方法在主要喷射之前执行引燃喷射时，燃料点火延迟被缩短，并可以抑制由点火延迟引起的燃烧噪声的增大和所产生的NOx的量的增加。
然而，如上所述，对于柴油发动机1中所使用的燃料，十六烷值CEN越低，点火延迟越长。例如，假定上述用于计算所述参数的设定表是基于给定的标准十六烷值CEN0而制定的并且被预先存储在存储器100b中。在这种情况下，即使当如上所述执行基本喷射，如果诸如冬期燃料的十六烷值CEN低于标准十六烷值CEN0的燃料被供给到燃料罐53，则燃料点火正时也会被延迟，这导致了燃烧噪声的增大和所产生的NOx的量的增加。另外，当供给了十六烷值CEN极低的燃料时，燃料点火正时相对于上死点被显著地变换至延迟侧，存在出现失火的可能性。
因此，根据本实施例的电子控制装置100除基本喷射控制之外还执行辅助喷射控制，通过辅助喷射控制来估算燃料的十六烷值CEN，并基于估算出的十六烷值CEN来调节在基本喷射控制中计算出的主要喷射的喷射正时Tmain，由此抑制了上述问题的出现。
参照图3，将描述辅助喷射控制的概要。在辅助喷射控制中，在柴油发动机1中的燃料切断期间使喷射正时从提前侧变换至延迟侧的同时，执行多次燃料喷射(辅助喷射)，并且计算由多次辅助喷射中的每次辅助喷射引起的转矩的增加量。然后，基于转矩的增加量随着喷射正时从提前侧变换至延迟侧的变化趋势来估算失火开始出现时的喷射正时(下文中称为“失火点”)，并基于估算出的喷射正时来估算燃料的十六烷值。
对转矩的增加量的计算和对失火点的估算是如下执行的。具体地，在辅助喷射控制中，每个气缸11中的燃烧过程完成一个循环的时间段是一个发动机周期，并且发动机转速NE在整个发动机周期内的平均值被定义为平均转速NES。然后，计算执行辅助喷射的发动机周期(下文中称为“喷射周期CX”)中的平均转速NES与紧接在喷射周期CX之前的发动机周期(下文中称为“在先周期CY”)中的平均转速NES之间的差(下文中称为“速度差WR”)。另外，还计算如果未执行辅助喷射则会导致的喷射周期CX与在先周期CY之间的平均转速NES的差(下文中称为“速度差WF”)。另外，基于速度差WR与速度差WF之间的差(下文中称为“速度变化量ΔW”)，来计算由于一次辅助喷射而增加的转矩的量(下文中也称为“增加量ΔTor”)。在获得转矩增加量ΔTor之后，开始下次辅助喷射。当假定未执行辅助喷射时，如图3中的虚线所示，喷射周期CX中的平均转速NES比执行辅助喷射的喷射周期CX中的平均转速NES小了与通过辅助喷射而喷射出的燃料量相对应的量。当执行辅助喷射时，计算增加量ΔTor所需的以上计算开始进行。然而，因为从开始计算到最终获得增加量ΔTor需要一定的计算时间段，且计算时间段通常持续多个发动机周期，在执行了前次辅助喷射之后到执行下次辅助喷射时，必然完成了多个发动机周期。
增加量ΔTor随着辅助喷射正时从提前侧变换至延迟侧的变化趋势是基于对于多次辅助喷射中的每次辅助喷射的增加量ΔTor来确定的。基于所述变化趋势，将增加量ΔTor快速下降时的喷射正时判定为失火点，并将判定出的失火点和预先获得的失火点与十六烷值之间的对应表相比较，由此估算出实际十六烷值。
此后，基于如上所述估算出的十六烷值来调节基于标准十六烷值CEN0计算出的基本喷射控制中的主要喷射正时Tmain，并且保持适于当前燃料的十六烷值的执行主要喷射的方式，由此抑制了由于标准十六烷值CEN0与实际十六烷值CEN之间的差引起的燃烧噪声增大的发生等。
将结合图4和图5所示的“辅助喷射控制处理”的流程图来详细地描述控制辅助喷射的程序。当电子控制装置100被启动时，辅助喷射控制处理在步骤S110处开始，并在执行了步骤S210之后结束。此后，所述控制处理被中止，并当电子控制装置100下次被启动时从步骤S110起重新开始。在执行了步骤S210之后，所述控制处理可以被立即重新开始，或者可以在经过了预定的时间段之后重新开始。
在该处理中，判定燃料补给标记F是否为“ON”(步骤S110)。燃料补给标记F是指示在执行前次辅助喷射控制之后是否已经执行为燃料罐53补给燃料的标记。当燃料余量传感器115检测到燃料罐53中的燃料余量的增加时，将燃料补给标记F设定为“ON”，而在执行了十六烷值CEN的估算(步骤S200)之后，将燃料补给标记F设定为“OFF”。
当判定出燃料补给标记F为“OFF”时(步骤S110中为否)，中止步骤S110中的判定处理，直到已经经过了预设的第一待机时间(例如，一个小时)，并且当已经经过了该待机时间时，再次执行步骤S110中的判定处理。当需要将从实际执行为燃料罐53补给燃料时到在判定处理中获得燃料补给标记F为“ON”的结果时的时间段减到最小时，优选的是根据需要来缩短第一待机时间。
另一方面，当判定出补给标记F为“ON”时(步骤S110中为是)，判定是否正在执行在车辆减速期间执行的燃料切断(步骤S120)。具体地，当由车速传感器112检测出的车速V正在降低同时由加速度传感器113检测出的加速踏板17的下压量Accp为“0”时，判定出正在执行燃料切断。另一方面，当由车速传感器112检测出的车速V不在降低时(在加速或者怠速期间)，或者当由加速度传感器113检测出的下压量Accp大于“0”时，判定出未在执行燃料切断。
当判定出未在执行燃料切断时(步骤S120中为否)，中止步骤S120中的判定处理，直到已经经过了预设的第二待机时间(例如，10秒)，并且当已经经过了该待机时间时，再次执行步骤S120中的判定处理。当需要将从实际开始燃料切断时到在判定处理中获得正在执行燃料切断的结果时的时间段减到最小时，优选的是根据需要来缩短第二待机时间。
当判定出正在执行燃料切断时(步骤S120中为是)，将辅助喷射的喷射正时Tins设定为初始值Tins0，并且将辅助喷射的喷射量Qins设定为少量喷射量Qins0(步骤S130)。设定初始值Tins0，使得：在燃料喷射量为少量喷射量Qins0的条件下，即使当燃料的十六烷值CEN比标准十六烷值CEN0低时，也不会出现失火，并且将初始值Tins0预先存储在存储器100b中。
然后，根据设定的喷射正时Tins和喷射量Qins来执行辅助喷射，同时，基于从曲轴传感器111输出的信号来计算速度差WR(步骤S140)，速度差WR是喷射周期CX中的平均转速NES与在先周期CY中的平均转速NES之间的差。另外，还计算如果未执行辅助喷射则会导致的喷射周期CX与在先周期CY之间的平均转速NES的速度差WF(步骤S150)。当未执行辅助喷射时，因为燃料正被切断，所以发动机转速NE单调减小。因此，可以基于喷射周期之前的各周期中的平均转速NES变化的方式而容易地估算出速度差WF。
接下来，利用下列公式(1)来计算速度变化量ΔW，其是如上计算出的速度差WR与速度差WF之间的差，并基于计算出的变化量ΔW而通过计算设定表来计算由辅助喷射引起的曲轴14的转矩的增加量ΔTor，并且将转矩的增加量ΔTor存储在存储器100b中(步骤S160)。
ΔW←WR-WF…(1)
将计算设定表预先存储在存储器100b中，并且当设置了变化量ΔW时，输出与变化量ΔW相对应的并预先经适当调节的增加量ΔTor的值。
在开始当前的辅助喷射控制之后，即，在满足步骤S110和步骤S120中的条件因此开始步骤S130之后的步骤中的处理之后，指示辅助喷射执行的次数的计数器E加“1”(步骤S170)。应当注意到的是，当开始辅助喷射时，计数器E被设定为初始值“0”，并被存储在存储器100b中。
接下来，判定计数器E是否大于标准值EN，即，在当前的辅助喷射控制中辅助喷射执行的次数是否已经达到了预定总次数(步骤S180)。标准值EN是指示当前的辅助喷射控制中辅助喷射控制执行的总次数的值。标准值EN被设定为预定值，并被预先存储在存储器100b中。当判定出计数器E等于或小于标准值EN时(步骤S180中为否)，使辅助喷射的喷射正时Tins向延迟侧变换一变换量ΔTins(步骤S181)，此后，该处理返回到步骤S140以在变换后的喷射正时Tins时执行辅助喷射。
这样，在计数器E变得大于标准值EN之前，每当进行变换时，均使喷射正时Tins向延迟侧变换所述变换量ΔTins，反复地执行辅助喷射，并且将由多次辅助喷射中的每次辅助喷射引起的转矩的增加量ΔTor存储在存储器100b中(步骤S140到步骤S160)。完成步骤S140到步骤S160中的处理所需的时间段相当于计算转矩增加量ΔTor所需的一定时间段(参见图3)。
另一方面，当判定出计数器E大于标准值EN时(步骤S180中为是)，基于每当执行辅助喷射时在步骤S140到步骤S160的处理中计算出的转矩增加量ΔTor和辅助喷射的变换后的喷射正时Tins来计算伴随喷射正时Tins从提前侧至延迟侧变换的转矩的增加量ΔTor的变化趋势(参见图9)，并基于所述变化趋势来估算失火开始出现时的喷射正时(失火点Tmf)(步骤S190)。具体地，设定为失火点Tmf的是当辅助喷射的喷射正时Tins从提前侧变换至延迟侧时转矩增加量ΔTor的变化程度为最大时的喷射正时，即，表示转矩增加量ΔTor的曲线的斜率为最大时的喷射正时。
接下来，基于估算出的失火点Tmf，通过计算设定表来计算燃料的十六烷值CEN(步骤S200)。将计算设定表预先存储在存储器100b中，并且当设置了失火点Tmf时，输出对应于失火点Tmf的并且预先经过适当调节的十六烷值CEN的值。在计算设定表中，调节失火点Tmf与十六烷值CEN之间的对应关系，使得失火点Tmf向提前侧变换得越多，十六烷值CEN变得越低。
基于估算出的十六烷值CEN，通过计算设定表来计算基本喷射控制中的主要喷射的喷射正时Tmain的调节量ΔTmain，并且利用下列公式(2)来调节喷射正时Tmain(步骤S210)。
Tmain←Tmain-ΔTmain…(2)
将计算设定表预先存储在存储器100b中，并且当设置了十六烷值CEN时，输出对应于十六烷值CEN的并且预先经过适当调节的调节量ΔTmain。在计算设定表中，调节十六烷值CEN与调节量ΔTmain之间的对应关系，使得十六烷值CEN变得越低，调节量ΔTmain变得越大。结果，十六烷值CEN越低，在基本喷射控制中计算出的喷射正时Tmain相对于基于标准十六烷值CEN0而确定出的喷射正时Tmain向提前侧变换得越多。
将结合图6到图9来描述辅助喷射控制处理的一个示例。图6是示出当执行辅助喷射控制处理时平均转速NES变化的方式的一个示例的曲线图。图7是示出当执行辅助喷射控制处理时发动机转速NE和喷射周期中的平均转速NES与在先周期中的平均转速NES之间的差随时间变化的方式的曲线图。图8是示出转矩增加量ΔTor随着喷射正时Tins的变化的变化趋势的曲线图。图9A和图9B是示出用于设定调节量ΔTmain的一部分计算设定表的表格。
在本具体示例中，当判定出在执行前次辅助喷射控制之后已经执行了补给燃料(步骤S110中为是)并且还判定出正在执行燃料切断(步骤S120中为是)时，将辅助喷射的喷射正时Tins设定为存储在存储器100b中的初始值Tins0(-8度曲轴转角(℃A))，并执行辅助喷射(步骤S130)。
如图6所示，在计算出第四发动机周期即喷射周期与第三发动机周期即在先周期之间的平均转速NES的差WR1之后(步骤S140)，估算如果不执行辅助喷射则会导致的第四发动机周期与第三发动机周期之间的平均转速NES的差WF1(在图6中由虚线所示)(步骤S150)。
接下来，计算速度变化量ΔW1(ΔW1＝WR1-WF1)，即由辅助喷射引起的曲轴14的转速的变化量，并且基于变化量ΔW1来计算由辅助喷射引起的曲轴14的转矩的增加量ΔTor1，并将转矩增加量ΔTor1存储在存储器100b中(步骤S160)。接下来，使计数器E从初始值“0”更新为“1”(步骤S170)。因为在该时间点计数器E(“1”)不大于标准值EN(在本示例中是“28”)(步骤S180中为否)，所以喷射正时Tins向延迟侧变换一变换量ΔTins(在本示例中是0.5℃A)(步骤S181)，并根据变换后的喷射正时Tins来执行辅助喷射(步骤S140)。
这样，如图7所示，在计数器E变得大于标准值EN(“28”)之前，每当进行变换时，均使喷射正时Tins向延迟侧变换所述变换量ΔTins(0.5℃A)，并反复地执行辅助喷射。具体地，随着发动机转速NE降低(附图中为虚线)，喷射正时Tins从“-8℃A”逐步变换为“6℃A”，并且逐个计算由总共29次辅助喷射中的每次辅助喷射引起的速度变化量ΔW。
如图8所示，每当执行辅助喷射时，均基于速度变化量ΔW1、ΔW2、…ΔW29来逐个计算转矩增加量ΔTor1、ΔTor2、…ΔTor29，并将ΔTor1、ΔTor2、…ΔTor29逐个存储在存储器100b中。另外，计算转矩增加量ΔTor随着喷射正时Tins从提前侧至延迟侧变换的变化趋势，并将变化为最大时的喷射正时(在本示例中是“-2℃A”)设定为失火点Tmf(步骤S190)。
然后，基于估算出的失火点(-2℃A)，通过图9A所示的计算设定表估算出当前燃料的十六烷值CEN是“48”(步骤S200)。
此后，基于估算出的十六烷值CEN，结合图9B所示的计算设定表，将基于基本喷射控制中的标准十六烷值CEN0(在本示例中是“50”)而设定的用于主要喷射的喷射正时Tmain的调节量ΔTmain设定为“1”，并调节喷射正时Tmain(Tmain←Tmain-1)。
在计算设定表中，当十六烷值CEN低于标准十六烷值CEN0(“50”)时，调节量ΔTmain随着十六烷值CEN的降低而增加。另一方面，当十六烷值CEN等于或大于标准十六烷值CEN0(“50”)时，燃料点火延迟不会变得比当使用具有标准十六烷值CEN0的燃料时的点火延迟长，因此，将调节量ΔTmain设定为给出与标准十六烷值CEN0相同的十六烷值的“0”。
根据上述实施例，可以获得以下效果。(1)在本实施例中，将转矩增加量ΔTor随着多次辅助喷射的喷射正时Tins从提前侧至延迟侧变换的变化程度变为最大时的喷射正时设定为失火点Tmf，并基于失火点Tmf来估算燃料的十六烷值。因为当在辅助喷射控制中失火开始出现时由燃料燃烧引起的转矩增加量ΔTor快速降低，所以可以利用以上构造来准确地估算出失火点Tmf。因为燃料的十六烷值CEN越低，失火点Tmf向提前侧变换得越多，所以可以基于估算出的失火点Tmf来准确地估算出燃料的十六烷值CEN。
(2)在本实施例中，估算出的十六烷值CEN越低，将在基本喷射控制中计算出的主要喷射的喷射正时Tmain向提前侧调节得越多。因此，即使当燃料点火延迟由于十六烷值的降低而变长时，也可以抑制通过主要喷射而喷射出的燃料的点火正时的延迟。
(3)在本实施例中，用于执行辅助喷射控制的条件包括车辆正在减速和正在执行燃料切断，即，不满足用于执行基本喷射控制的条件。因此，由辅助喷射引起的转矩增加量ΔTor是在曲轴14的转矩未由于基本燃料喷射而变化的情况下计算出的，因此，可以更加准确且更加简单地检测出增加量ΔTor。
(4)在本实施例中，判定在执行前次辅助喷射控制之后是否已经执行为燃料罐53补给燃料，并且作为该判定的结果，在判定出已经执行了补给燃料的条件下，允许执行当前的辅助喷射控制。因此，因为当已经执行了补给燃料时，即当存在燃料罐53中的燃料的十六烷值CEN变化的可能性时，必定执行辅助喷射控制，所以可以可靠地检测出燃料的十六烷值CEN的变化。另外，从执行补给燃料时到执行下次补给燃料时，可以避免两次以上地估算十六烷值。因此，可以在实现对燃料的十六烷值CEN的适当监视的同时简化用于估算十六烷值CEN的控制。
改进例
上述实施例也可以通过适当改进上述实施例而获得的以下形式来实施。在上述实施例中，当估算出的十六烷值CEN等于或大于标准十六烷值CEN0时，将调节量ΔTmain设定为“0”。然而，设定与估算出的十六烷值CEN相对应的调节量ΔTmain的方式并不局限于此。例如，为了适当地抑制由十六烷值CEN的变化引起的曲轴14的转矩的变化，可以采用这样一种构造，其中，当估算出的十六烷值CEN等于或大于标准十六烷值CEN0时，十六烷值CEN越高，调节量ΔTmain被设定得越小。在这种情况下，将调节量ΔTmain设定为负值，并将基本喷射控制中的主要喷射的喷射正时Tmain调节到延迟侧。
在上述实施例中，基于估算出的十六烷值CEN来调节基本喷射控制中的主要喷射的喷射正时Tmain。然而，基于十六烷值来调节主要喷射的方式并不局限于此。例如，可以基于估算出的十六烷值CEN来调节轨道压力PR，即在基本喷射控制中设定的主要喷射的喷射压力。具体地，可以采用这样一种构造，其中调节轨道压力PR，使得估算出的十六烷值CEN越低，在基本喷射控制中设定的轨道压力PR变得越高。随着轨道压力PR增加，因为使得通过主要喷射而喷射出的燃料良好地扩散并且促进了燃料和空气的混合，所以燃料点火延迟被缩短。因此，当采用这种构造时，可以更加可靠地抑制由十六烷值的降低引起的燃料的点火正时的延迟。
可以基于估算出的十六烷值CEN来调节在基本喷射控制中设定的引燃喷射量Qpi。具体地，可以采用这样一种构造，其中调节在基本喷射控制中设定的引燃喷射量Qpi，使得估算出的十六烷值CEN越低，引燃喷射量Qpi变得越大。随着引燃喷射量Qpi增加，因为由引燃喷射产生的活化通过主要喷射而喷射出的燃料的效果被增强，所以燃料点火延迟被缩短。因此，当采用这种构造时，可以更加可靠地抑制由十六烷值的降低引起的燃料的点火正时的延迟。
在基本喷射控制中设定的引燃时间间隔INTP可以被调节为基于估算出的十六烷值CEN而增加。具体地，可以采用这样一种构造，其中调节引燃时间间隔INTP，使得估算出的十六烷值CEN越低，在基本喷射控制中设定的引燃时间间隔INTP变得越长。当引燃时间间隔INTP增加时，因为由引燃喷射产生的活化通过主要喷射而喷射出的燃料的效果被增强，所以燃料点火延迟被缩短。因此，当采用这种构造时，可以更加可靠地抑制由十六烷值的降低引起的燃料的点火正时的延迟。
本发明可以通过结合两种以上有关调节主要喷射的方式的改进例来实施。具体地，可以采用这样一种构造，其中基于估算出的十六烷值CEN来调节喷射正时Tmain、轨道压力PR、引燃喷射量Qpi和引燃时间间隔INTP中的至少两个。
在上述实施例中，判定在执行前次辅助喷射之后是否已经为燃料罐53补给燃料，并且作为该判定的结果，在判定出已经执行补给燃料的条件下，允许执行当前的辅助喷射控制。本发明不局限于此，例如可以采用这样一种构造，其中每当起动发动机时，均执行辅助喷射控制。
在上述实施例中，辅助喷射控制是在车辆正在减速并且正在执行燃料切断时执行的。然而，本发明并不局限于此。例如，可以在满足指示不满足用于执行基本喷射控制的条件的其它条件时，例如当用于改变曲轴14与驱动轮16之间的连接状态的离合器处于释放状态时，执行辅助喷射控制。当满足用于执行基本喷射控制的条件时，例如当车辆正在怠速时，可以执行辅助喷射控制。在这种情况下，优选的是，在使得由基本喷射引起的曲轴14的转矩的变化可以被忽略的范围内执行辅助喷射。
在上述实施例中，由辅助喷射引起的转矩的增加量ΔTor是基于速度变化量ΔW而计算出的，并且失火点Tmf是基于增加量ΔTor的变化趋势而估算出的。然而，估算失火点Tmf的方法不局限于此。例如，可以基于与燃烧条件有关的其它参数例如燃烧室18中的燃烧压力来计算由辅助喷射引起的转矩的增加量ΔTor。可以基于速度变化量ΔW来估算失火点Tmf，而不用计算转矩增加量ΔTor。
在上述实施例中，图示了将本发明的控制装置应用于安装在车辆上的柴油发动机的情形。然而，可以以与上述实施例的形式相类似的形式而将本发明应用于其它柴油发动机，例如安装在船舶上的柴油发动机。

Claims (10)

1.一种柴油发动机的控制装置，其执行基本喷射控制和辅助喷射控制，在所述基本喷射控制中，基于所述柴油发动机的运转状态来控制燃料的基本喷射；在所述辅助喷射控制中，控制所述燃料的辅助喷射以估算所述燃料的十六烷值，所述柴油发动机的控制装置的特征在于包括控制器件，所述控制器件执行辅助喷射，计算执行所述辅助喷射的发动机周期(CX)中的转速与紧接在所述发动机周期(CX)之前的发动机周期中的转速之间的速度差(WR)以及计算如果未执行所述辅助喷射则会导致的喷射周期与在先喷射周期(CY)之间的速度差(WF)，并且所述控制器件基于前述两个速度差之间的差来计算由于一次辅助喷射而增加的转速的量(ΔW)，
其中所述控制器件在获得转矩增加量(ΔTor)之后开始下次辅助喷射，并且基于对于所述辅助喷射和所述下次辅助喷射中的每个的所述转矩增加量(ΔTor)来确定所述转速增加量(ΔW)随着辅助喷射正时从提前侧变换至延迟侧的变化趋势，并且基于所述变化趋势来估算所述十六烷值。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机的控制装置，其中，所述控制器件将所述转矩增加量在计算出的所述转矩增加量的所述变化趋势中急剧变化时的喷射正时判定为失火开始出现时的喷射正时。
3.根据权利要求1或2所述的柴油发动机的控制装置，其中，如果不满足用于执行所述基本喷射控制的条件，则所述控制器件开始所述辅助喷射控制。
4.根据权利要求1或2所述的柴油发动机的控制装置，其中，所述控制器件判定在执行前次辅助喷射控制之后是否已经执行为所述柴油发动机的燃料罐补给燃料，并且在所述判定中获得已经执行补给燃料的结果的条件下允许执行下次辅助喷射控制。
5.根据权利要求1或2所述的柴油发动机的控制装置，其中，所述基本喷射包括主要喷射和在所述主要喷射之前执行的引燃喷射，并且调节所述主要喷射和所述引燃喷射中的至少一个的喷射方式，使得由所述控制器件估算出的所述十六烷值越低，通过所述主要喷射而喷射出的燃料的喷射正时提前得越多。
6.根据权利要求5所述的柴油发动机的控制装置，其中，调节通过所述主要喷射而喷射出的燃料的喷射正时，使得所述估算出的十六烷值越低，通过所述主要喷射而喷射出的燃料的喷射正时提前得越多。
7.根据权利要求5所述的柴油发动机的控制装置，其中，调节执行所述主要喷射时的喷射压力，使得所述估算出的十六烷值越低，所述喷射压力越高。
8.根据权利要求5所述的柴油发动机的控制装置，其中，调节用于所述引燃喷射的喷射量，使得所述估算出的十六烷值越低，所述喷射量越大。
9.根据权利要求5所述的柴油发动机的控制装置，其中，调节所述引燃喷射与所述主要喷射之间的时间间隔，使得所述估算出的十六烷值越低，所述时间间隔越长。
10.一种控制柴油发动机的方法，其特征在于包括：
执行基本喷射控制，在所述基本喷射控制中，基于所述柴油发动机的运转状态来控制燃料的基本喷射；以及
执行辅助喷射控制，在所述辅助喷射控制中，控制所述燃料的辅助喷射以估算所述燃料的十六烷值，
其中，所述执行辅助喷射控制包括：
计算执行所述辅助喷射的发动机周期(CX)中的转速与紧接在所述发动机周期(CX)之前的发动机周期中的转速之间的速度差(WR)；
计算如果未执行所述辅助喷射则会导致的喷射周期与在先喷射周期(CY)之间的速度差(WF)；
基于前述两个速度差之间的差来计算由于一次辅助喷射而增加的转速的量(ΔW)；
在获得转矩增加量(ΔTor)之后开始下次辅助喷射；
基于对于所述辅助喷射和所述下次辅助喷射中的每个的所述转矩增加量(ΔTor)来确定所述转速增加量(ΔW)随着辅助喷射正时从提前侧变换至延迟侧的变化趋势，以及
基于所述变化趋势来估算所述燃料的十六烷值。
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