CN105003345A - 内燃机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机及其控制方法。一种用于具有端口喷射阀并可依靠汽油/酒精混合燃料行驶的内燃机的控制器包括：负荷检测装置，该负荷检测装置检测内燃机运转时的负荷；酒精浓度检测装置，该酒精浓度检测装置检测混合燃料的酒精浓度；和同步燃料喷射增量装置，当负荷检测装置检测出的负荷高于预定的负荷值且酒精浓度检测装置检测出的酒精浓度高于预定的浓度值时，该同步燃料喷射增量装置响应于负荷而增加同步喷射期间内的燃料喷射量，同步喷射期间是其中进气阀打开的时期与混合燃料从端口喷射阀喷射的时期相互重叠的期间。

Description

内燃机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机、一种内燃机的控制方法以及一种用于内燃机的控制器。
背景技术
已知一些能够依靠汽油/酒精混合燃料行驶的内燃机。例如，专利文献1(公开号为2009-281216的日本专利公报)披露了一种内燃机，其在高负荷运转期间实施控制以增加燃料喷射量从而增大发动机转矩，并且在燃料喷射增量控制中，随着燃料的酒精浓度增加而做出校正以减少燃料喷射量的增量。此校正可避免因为高负荷运转时的燃料酒精浓度变化而产生发动机转矩改变。
其他现有技术文献包括公开号为10-122013的日本专利公报和公开号为5-106498的日本专利公报。
对于依靠汽油/酒精混合燃料行驶的内燃机，未燃烧的酒精或燃烧产生的水可能在燃烧室的孔壁上与油中的钙反应而形成碳酸钙、硫酸钙或其他沉淀物。这种沉淀物增加孔壁和活塞环之间的滑动摩擦。结果，活塞运动的润滑可能降低。
发明内容
本发明设计用来解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种依靠汽油/酒精混合燃料行驶的内燃机、该内燃机的控制方法以及用于该内燃机的控制器，其可避免活塞运动的润滑因为沉淀物例如碳酸钙或硫酸钙而降低。
为达到上述目的，根据本发明的第一方面，一种能够依靠汽油/酒精混合燃料行驶的内燃机包括端口喷射阀，曲柄角传感器，进气压力传感器，酒精浓度传感器和空燃比传感器中的至少一者，以及控制器。控制器编程为：(i)使用来自曲柄角传感器的信号和来自进气压力传感器的信号来检测内燃机运转时的负荷，(ii)使用来自酒精浓度传感器和空燃比传感器中的至少一者的信号来检测混合燃料的酒精浓度，以及(iii)当检测出的负荷高于预定的负荷值且检测出的酒精浓度高于预定的浓度值时，响应于负荷而增加同步喷射期间内的燃料喷射量。同步喷射期间是其中进气阀打开的时期与混合燃料从端口喷射阀喷射的时期相互重叠的期间。
根据本发明的第二方面，在本发明的第一方面中，控制器通过使同步喷射期间响应于负荷而延长来增加燃料喷射量。
根据本发明的第三方面，在本发明的第一方面中，控制器通过使同步喷射期间内的混合燃料的喷射压力响应于负荷而提高来增加燃料喷射量。
根据本发明的第四方面，在本发明的第一方面中，控制器通过响应于负荷使同步喷射期间延长和使同步喷射期间内的混合燃料的喷射压力提高来增加燃料喷射量。
为达到上述目的，根据本发明的第五方面提供了一种内燃机的控制方法。内燃机具有端口喷射阀并且能够依靠汽油/酒精混合燃料行驶。该方法包括以下步骤：检测内燃机运转时的负荷；检测混合燃料的酒精浓度；以及当检测出的负荷高于预定的负荷值且检测出的酒精浓度高于预定的浓度值时，响应于负荷而增加同步喷射期间内的燃料喷射量，同步喷射期间是其中进气阀打开的时期与混合燃料从端口喷射阀喷射的时期相互重叠的期间。
为达到上述目的，根据本发明的第六方面提供了一种用于内燃机的控制器，该内燃机具有端口喷射阀并且能够依靠汽油/酒精混合燃料行驶。该控制器包括负荷检测装置、酒精浓度检测装置和同步燃料喷射增量装置。负荷检测装置检测内燃机运转时的负荷。酒精浓度检测装置检测混合燃料的酒精浓度。同步燃料喷射增量装置在由负荷检测装置检测出的负荷高于预定的负荷值且由酒精浓度检测装置检测出的酒精浓度高于预定的浓度值时响应于负荷而增加同步喷射期间内的燃料喷射量，同步喷射期间是其中进气阀打开的时期与混合燃料从端口喷射阀喷射的时期相互重叠的期间。
根据本发明，附着于孔壁上的燃料量可增加，并且孔壁可被燃料蒸发时的增量燃料冷却。此外，孔壁上的油被附着于孔壁上的燃料增量稀释。结果，油中的钙不太可能与水反应且因此不太可能形成沉淀物。从而，即使当酒精浓度高时，即，即使当水浓度高时，油中的钙也可避免与燃料中的水反应而在孔壁上形成沉淀物。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施例的用于内燃机的控制器的构造和应用了该控制器的内燃机的构造的图示。
图2是用于说明根据该实施例的内燃机中的同步燃料喷射增量控制的图示。
图3是示出由该实施例中的ECU实施的程序的流程图。
具体实施方式
[根据实施例的系统构造]
图1是示出根据本发明一实施例的用于内燃机的控制器的构造和应用了该控制器的内燃机的构造的图示。如图1所示，根据此实施例的系统包括用作车辆动力源的内燃机2。内燃机2具有气缸4。尽管图1仅示出一个气缸，但车辆发动机通常包括多个气缸。
内燃机2是能够依靠汽油/酒精混合燃料(以下，称为混合燃料)行驶的FFV发动机。酒精的示例包括甲醇或乙醇。
各气缸4具有打开或关闭通至燃烧室的进气端口的进气阀18和打开或关闭通至燃烧室的排气端口的排气阀20。各气缸4的进气端口与进气通道22连通。进气通道22具有稳压罐24。稳压罐24具有进气压力传感器23。节气门26设置在稳压罐24的上游。各气缸的排气端口与排气通道30连通。空燃比传感器32在排气通道30与其他气缸的排气通道的合流部的下游位置连接至排气通道30。
活塞6设置在各气缸4中。活塞6通过曲柄机构连接至曲轴。在曲轴附近设有曲柄角传感器8。曲柄角传感器8是提供响应曲轴旋转角度的输出的传感器。内燃机2具有向进气通道22内喷射燃料的喷射器12和点燃燃烧室内的空气/燃料混合物的火花塞14。喷射器12设置在进气端口中且位置使得朝向进气阀的背侧喷射燃料。酒精浓度传感器31连接至内燃机2的燃料系统。例如，酒精浓度传感器31连接至燃料罐或从燃料罐延伸至气缸的燃料通道。
根据此实施例的系统具有演算处理单元40。负责控制内燃机2的发动机电子控制单元(ECU)可用作演算处理单元40。在其输入侧，演算处理单元40接收各种传感器的输出，包括曲柄角传感器8的输出CA、进气压力传感器23的输出KL和空燃比传感器32的输出AF。演算处理单元40基于曲柄角传感器8的输出CA和进气压力传感器23的输出KL计算发动机负荷。在其输出侧，演算处理单元40连接至喷射器12、火花塞14、节气门马达以及各种其他执行器。演算处理单元40基于来自各种传感器的输入信息执行预定的程序从而使各种执行器运行。
演算处理单元40执行的预定程序包括同步燃料喷射增量控制。在同步燃料喷射增量控制中，气缸4的孔壁温度可被降低，从而避免在气缸孔壁上产生沉淀物。在下面，将参考图2描述同步燃料喷射增量控制。
[同步燃料喷射增量控制]
图2是用于说明根据实施例的内燃机2中的同步燃料喷射增量控制的图。图2示出燃料喷射期间如何响应于发动机负荷而变化。如图2所示，随着发动机负荷增加，需要的燃料喷射量增加，并且因此，燃料喷射期间也延长。当发动机负荷等于或低于预定的负荷值时实施的燃料喷射控制这里被称为正常燃料喷射控制。在正常燃料喷射控制中，随着发动机负荷增加，异步喷射期间和同步喷射期间均延长。“预定的负荷值”指在高于其时可能在气缸4内发生沉淀的温度上的负荷值，且基于试验结果优化设置。
当发动机负荷高于预定的负荷值时，同步燃料喷射增量控制被实施。在同步燃料喷射增量控制中，异步喷射期间固定，且仅同步喷射期间响应于发动机负荷而延长。
在同步燃料喷射增量控制中，仅排气上止点之后的同步喷射中的燃料喷射量增加。结果，附着于孔壁上的燃料量增加。并且孔壁可被当燃料蒸发时的增量燃料冷却。此外，附着于孔壁上的油被孔壁上的增量燃料稀释。在同步燃料喷射增量控制中，孔壁温度和油浓度因而降低，从而油中的钙不太可能与水反应并且因此不太可能形成沉淀物。因而，即使当酒精浓度高时，即，即使当水浓度高时，油中的钙也可避免与燃料中的水反应而在孔壁上形成沉淀物。
[燃料喷射期间控制程序]
图3是示出由实施例中的ECU实施的程序的流程图。ECU具有存储程序的存储器。ECU具有执行存储在存储器中的程序的处理器。
首先，ECU检测酒精浓度(S100)。ECU基于酒精浓度传感器31的输出检测酒精浓度。
ECU随后检测发动机负荷(S102)。ECU基于曲柄角传感器8的输出CA和进气压力传感器23的输出KL检测发动机负荷。
ECU随后判断在S100中检测出的酒精浓度是否高于预定的浓度值(S104)。如果ECU判定为在S100中检测出的酒精浓度等于或低于预定的浓度值，则ECU实施正常燃料喷射控制(S110)。此后，程序终止。“预定的浓度值”指在高于其时附着于孔壁上的油和燃料混合物中的水可能混合从而形成沉淀物的酒精浓度值，并且基于试验结果优化设置。
如果ECU判定为在S100中检测出的酒精浓度高于预定的浓度值，则ECU判断在S102中检测出的发动机负荷是否高于预定的负荷值(S106)。如果ECU判定为在S102中检测出的发动机负荷等于或低于预定的负荷值，则ECU实施正常燃料喷射控制(S110)。此后，程序终止。
如果ECU判定为在S102中检测出的发动机负荷高于预定的负荷值，则ECU实施同步燃料喷射增量控制(S108)。同步燃料喷射增量控制是如上参考图2所述的响应于负荷仅延长同步喷射期间的控制。此后，程序终止。
尽管在以上描述中使用酒精浓度传感器31来检测酒精浓度，但本发明不限于此实施方式，并且酒精浓度可通过推定装置计算。例如，酒精浓度可从使用空燃比传感器32的反馈控制中的校正量而推定。
尽管在以上描述中燃料喷射期间延长以使同步燃料喷射量增加，但本发明不限于此实施方式。例如，燃料喷射期间可被固定，并且喷射器12的燃料喷射压力可提高从而增加同步燃料喷射量。可替换地，延长燃料喷射期间的处理和提高燃料喷射压力的处理可结合使用。
在本发明的一方面中的“酒精浓度检测装置”由实施上述步骤S100的ECU实现，在本发明的一方面中的“负荷检测装置”由实施上述步骤S102的ECU实现，并且在本发明的一方面中的“同步燃料喷射增量装置”由实施上述步骤S108的ECU实现。

Claims (3)

1.一种用于内燃机的控制器，所述内燃机具有端口喷射阀并且能够依靠汽油/酒精混合燃料行驶，所述控制器包括：
负荷检测装置，所述负荷检测装置检测所述内燃机运转时的负荷；
酒精浓度检测装置，所述酒精浓度检测装置检测所述混合燃料的酒精浓度；以及
同步燃料喷射增量装置，当由所述负荷检测装置检测出的负荷高于预定的负荷值且由所述酒精浓度检测装置检测出的酒精浓度高于预定的浓度值时，所述同步燃料喷射增量装置响应于负荷而增加同步喷射期间内的燃料喷射量，所述同步喷射期间是其中进气阀打开的时期与所述混合燃料从所述端口喷射阀喷射的时期相互重叠的期间。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制器，其中，所述同步燃料喷射增量装置通过使所述同步喷射期间响应于所述负荷而延长来增加所述燃料喷射量。
3.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制器，其中，所述同步燃料喷射增量装置通过使所述同步喷射期间内的所述混合燃料的喷射压力响应于所述负荷而提高来增加所述燃料喷射量。
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