CN106062347B - 内燃机的燃料喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

在低温起动之后立即使转速上升至作业转速时，或者在使转速从低温状态的空转转速上升至作业转速时，为了消除由失火导致的噪声的产生，具备：能通过喷射器(2)对蓄压于共轨(6)的燃料进行多级喷射的燃料喷射装置、成为对发动机(1)的冷却水的温度进行感测的水温感测部的冷却水温度传感器(26)、成为对发动机(1)的排气温度进行感测的排气温度感测部的排气温度传感器(24)、以及成为控制装置的发动机控制单元(13)，控制装置在发动机起动时，在冷却水温度大于等于规定的水温T度的情况下，执行使多级喷射继续进行的失火回避模式。

Description

内燃机的燃料喷射控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的燃料喷射控制装置，特别涉及具备能进行多级喷射的蓄压(共轨)式燃料喷射装置的柴油发动机的燃料喷射控制装置。
背景技术
以往，为了同时减少PM(颗粒物)和NOx(氮氧化物)，并还降低噪声等，采用能进行多级喷射的蓄压式的燃料喷射方式。通常已知：在具备这种能进行多级喷射的蓄压式的燃料喷射装置的发动机中，在施加于发动机的负荷比较低的低负荷状态时，在主喷射之前实施预喷射，从而可获得稳定的燃烧(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-93735号公报
发明内容
发明所要解决的问题
可是，近年来为了谋求低油耗化，在作业机中设有：在持续处于作业中断的状态的情况下，用于自动使发动机停止的功能。在搭载有该功能的作业机中，当不作业的状态经过一定时间时，发动机停止。此后，随着作业开始，发动机被起动，当将发动机的转速提高至作业转速时，根据发动机的使用情况，有可能会发生燃烧不稳定的情况、产生旋转波动，或者作业性受到阻碍。该现象有通过持续运转、发动机变暖而改善的趋势。
本发明人等对上述现象进行了深入研究，结果发现：如图7所示，发动机重新起动时，或者以空转运转状态放置后，当使发动机转速上升至作业转速时，当以冷却水温度T度附近为边界，在此温度以上的水温下进行运转时，存在发生这种燃烧不稳定的情况的条件。基于上述见解，本发明使用以下方案。
用于解决问题的方案
本发明所要的解决的问题如上所述，接着对用于解决该问题的方案进行说明。
即，本发明具备：燃料喷射装置，能通过喷射器对蓄压于共轨的燃料进行多级喷射；水温感测部，对发动机的冷却水的温度进行感测；排气温度感测部，对发动机的排气温度进行感测；以及控制装置，其中，控制装置在发动机起动时，在冷却水温度大于等于水温T度的情况下，执行使多级喷射继续进行的失火回避模式。
本发明在排气温度变成大于等于第一设定温度之后，经过第一设定时间后，将所述失火回避模式设为无效。
本发明当排气温度变成大于等于第一设定温度之后，降低至小于比第一设定温度低的第二设定温度时，所述控制装置使计时器工作，当经过第二设定时间时，将失火回避模式设为有效。
本发明在所述控制装置连接有大气压传感器，并且存储有大气压校正系数，根据大气压并通过校正部对所述第一设定时间进行校正。
发明效果
作为本发明的效果，实现了以下所示的效果。
在作业机中的作业中断(发动机停止)后的发动机重新起动之后立即使转速上升至作业转速时、或者在使转速从长时间的空转转速上升至作业转速时，不会发生燃烧变得不稳定的现象，并能防止随之而来的转速的波动、作业性的恶化等。
附图说明
图1是应用了本发明的内燃机的概略图。
图2是表示控制模式的切换条件的图。
图3是表示条件1的控制流程的图。
图4是表示条件2的控制流程的图。
图5是表示条件3的控制流程的图。
图6是表示多级喷射的图。
图7是表示温度与失火的产生的关系的图。
图8是搭载了本发明的内燃机的燃料喷射控制装置的挖掘作业机的侧视图。
具体实施方式
在图1中，发动机1是多缸内燃机，在本实施方式中设为四个汽缸的柴油发动机。在发动机1的各汽缸分别设有燃料喷射用的喷射器2、2……，各喷射器2、2……的顶端的喷嘴插入至燃烧室内，在另一端设有燃料入口3和电磁阀(螺线管)4。燃料入口3介由高压配管5与共轨(蓄压管)6连接。在共轨6设有燃料入口6a和回油出口6b，燃料入口6a介由燃料供给配管7与供给泵(supply pump)8连接，供给泵8的吸入口介由燃料泵(feed pump)9与燃料箱10连接。共轨6的回油出口6b介由溢流阀(overflow valve)11以及剩余配管12与燃料箱10连接。此外，所述剩余配管12还与各喷射器2的剩余出口(未图示)以及供给泵8的剩余出口连接。
所述各喷射器2、2……的电磁阀4、4……分别电连接于发动机控制单元(控制装置、ECU)13，根据来自发动机控制单元13的开闭指示信号，在规定的开闭时期对各喷射器2进行开闭，能将高压的燃料喷射至汽缸内。
在发动机控制单元13电连接有：对设于凸轮轴或者曲轴的汽缸进行辨别的旋转传感器21、转速传感器22、加速度传感器(accel sensor)23、排气温度传感器24、油温传感器25、冷却水温度传感器26以及燃料温度传感器27等，能对发动机1的状态进行检测。此外，在共轨6的燃料入口6a的附近设有用于对轨压(蓄压)进行检测的压力传感器29，并电连接于发动机控制单元13。
所述发动机控制单元13具有：执行各种运算处理或控制程序的CPU、作为存储装置来对各种程序或映射图等进行存储的ROM、暂时对各种程序或数据进行存储的RAM、计时器(timer)、输入输出接口等。这些发动机1或发动机控制单元13搭载于如图8所示的挖掘作业机100。
所述喷射器2的电磁阀4的开闭控制由发动机控制单元13来进行。以往，在冷却水温度小于水温T度时，以确保发动机的起动性/燃烧稳定性为目的，在运转区域的整个区域进行多级喷射，随着发动机的持续运转，暖机逐渐进行，在冷却水温度变成大于等于水温T度时，为了满足发动机性能、排放(emission)性能而在某个运转区域中切换为采用单级喷射的喷射映射图。不过，如图7所示，即使冷却水温度大于等于水温T度，根据发动机的使用条件，在发动机被完全暖机之前的期间，会产生发动机的燃烧变得不稳定的情况，会产生旋转波动或作业性的恶化等。如此，已知在以冷却水温度T度为界限切换为包含单级喷射的喷射映射图的条件下，容易产生燃烧的不稳定现象，因此在该运转区域，设置运转模式切换部，作为失火(misfire)回避模式，在即使超过冷却水温度T度也有发生燃烧不稳定的情况的可能性的情况下，不从整个区域多级喷射切换为包含单级喷射的喷射映射图，而继续进行多级喷射，在发动机能稳定地运转的条件成立的阶段，切换为作为正常运转模式的包含单级喷射的喷射映射图，由此能谋求确保发动机的燃烧稳定性，以及兼顾废气排放的降低与发动机性能的提高。
作为多级喷射，只要是每一燃烧循环进行2级以上的喷射即可。例如，如图6所示，作为多级喷射，每一燃烧循环进行5次的情况下，引导喷射(pilot injection)51在相对于主喷射50大幅提前的时期进行喷射，通过预混合燃烧减少PM，降低燃烧噪声。预喷射52在主喷射50之前进行喷射，减少NOx、降低燃烧噪声。后喷射53(after injection)在接近于主喷射50的时期进行喷射，通过使扩散燃烧活跃化来减少PM。次后喷射54在相对于主喷射50大幅滞后的时期进行喷射，使废气温度上升并且使废气过滤器的催化剂活化。为了减少PM、NOx、噪声而进行这种多级喷射，但其级数只要是2级以上就不作任何限制。
接着，对本发明的失火回避模式切换进行说明。
所述发动机控制单元13具备模式切换部40。当以下条件成立时，模式切换部40就向各模式进行过渡。
在图2中，发动机停止模式不会从喷射器2喷射燃料，变成曲轴不旋转的状态。通过钥匙操作，起动马达进行工作并转动动力输出轴，燃料从燃料泵9以及供给泵8被输送至共轨6，变成规定的燃料压并在规定的时机从喷射器2喷射，发动机1被起动，并且，若冷却水温度变成大于等于规定的水温T度，则过渡条件1成立，通过模式切换部40变成起动后失火回避模式。在起动后失火回避模式中，从存储于发动机控制单元13的存储装置(ROM)的失火回避模式喷射映射图读入喷射时机，对喷射器2进行喷射控制。
在起动后失火回避模式中，当排气温度B大于等于第一设定温度b1，并且设置于发动机控制单元13的第一计时器31经过了有效时间d1时，过渡条件2成立，变成正常运转模式。在正常运转模式中，失火回避模式变得无效，不从失火回避模式喷射映射图读入喷射时机，以正常运转的喷射时机进行喷射控制。
在正常运转模式中，当排气温度B小于第二设定温度b2，且设置于发动机控制单元13的第二计时器32经过了有效时间d2时，过渡条件3成立，变成空转放置后失火回避模式。在空转放置后失火回避模式中，从失火回避模式喷射映射图读入喷射时机，对喷射器2进行喷射控制。
在空转放置后失火回避模式中，当过渡条件2成立时变成正常运转模式。
通过图3～图5的流程图对所述控制进行具体说明。
如图3所示，当发动机1起动时(S1)，通过冷却水温度传感器26取得发动机冷却水温度A。将发动机冷却水温度A与作为所述过渡界限温度的规定的水温T度进行比较(S2)，在小于规定的水温T度的低温下，作为正常运转模式(S3)，与以往相同地进行运转。当发动机冷却水温度A变成大于等于规定的水温T度的温度时(过渡条件1成立)，起动后失火回避模式被设为有效(S4)，切换为失火回避模式的喷射映射图。
然后，如图4所示，发动机以失火回避模式有效状态(S5)继续进行运转，从而发动机的温度上升，判断由排气温度传感器24所检测的排气温度B是否高于设为发动机变暖了的温度的第一设定温度b1(S6)。在排气温度B小于第一设定温度b1的情况下，运转继续进行，当超过第一设定温度b1时，启动第一计时器31(S7)。通过启动第一计时器31来进行计时，判断此第一计时器计时时间D1是否经过了第一设定时间d1(S8)。该第一设定时间d1是在使发动机1运转的情况下发动机充分变暖的时间。
当所述第一计时器计时时间D1经过了第一设定时间d1时(过渡条件2成立)，重置第一计时器31(S9)，失火回避模式被设为无效。就是说，当经过了第一设定时间d1时，由于发动机已成为变暖的状态，因此变成正常运转模式(S10)。
如图5所示，在发动机正常运转的情况下(S11)，将排气温度B与第二设定温度b2进行比较(S12)，当排气温度B小于第二设定温度b2时，启动第二计时器32(S13)。第二设定温度b2是比第一设定温度低的温度(b1＞b2)，是存在失火的可能性的温度。判断第二计时器计时时间D2是否经过了第二设定时间d2(S14)，当第二计时器计时时间D2经过了第二设定时间d2时(过渡条件3成立)，重置第二计时器32(S15)，空转放置后失火回避模式被设为有效(S16)，切换至失火回避模式喷射映射图，重复所述控制。
就是说，当起动发动机后立即使转速上升，并在其运转时间较短的期间内使发动机转速降低时，由于发动机未充分变暖，所以存在失火的可能性，因此将失火回避模式设为有效。
如上所述，具备：能通过喷射器2对蓄压于共轨6的燃料进行多级喷射的燃料喷射装置、作为对发动机1的冷却水的温度进行感测的水温感测部的冷却水温度传感器26、作为对发动机1的排气温度进行感测的排气温度感测部的排气温度传感器24、作为控制装置的发动机控制单元13，作为控制装置的发动机控制单元13在发动机起动时，在冷却水温度大于等于规定的水温T度的情况下，执行使多级喷射继续进行的失火回避模式，因此在低温起动后立即使转速上升至作业转速时不会产生失火，也能消除噪声的产生。
此外，排气温度B变成大于等于第一设定温度b1之后，经过第一设定时间d1后，将所述失火回避模式设为无效，因此发动机1变暖后，返回至正常的控制，能防止持续失火回避模式而导致的效率变差。
此外，当排气温度B大于等于第一设定温度b1之后，降低至小于比第一设定温度b1低的第二设定温度b2时，所述发动机控制单元13使第二计时器32工作，当经过了第二设定时间d2时，将失火回避模式设为有效，因此在使转速从低温状态的空转转速上升至作业转速时，不会产生失火，也能消除噪声的产生。
此外，在高原大气压变低，能导入发动机的氧量等减少，因此为了稳定地保持燃烧状态(防止失火)，需要平地以上地严格管理发动机运转模式。因此，将大气压传感器28连接于发动机控制单元13，在发动机控制单元13设有校正部41，预先将根据大气压对第一设定时间d1进行校正的大气压校正系数存储于存储装置。如此，通过大气压传感器28对大气压进行感测，根据所感测的大气压并通过校正部41对第一设定时间d1进行变更。例如，在海拔高的高原进行作业的情况下，由于大气压变低，所以发动机变暖的时间变长，因此将第一设定时间d1也设定得较长。不过，也能使用大气压校正映射图来代替所述大气压校正系数。
如上所述，在作为所述控制装置的发动机控制单元13，连接有大气压传感器28，并存储有大气压校正系数，由于根据大气压通过校正部41对所述第一设定时间d1进行校正，因此即使在高原等大气压低的场所进行作业，也能使失火回避模式有效地发挥作用，防止失火并且降低噪声。
产业上的可利用性
本发明能利用于搭载了具备能进行多级喷射的蓄压式燃料喷射装置的柴油发动机并被其驱动的建设机械、农用作业车等。
附图标记说明：
1 发动机
2 喷射器
6 共轨
13 发动机控制单元(控制装置)
24 排气温度传感器
26 冷却水温度传感器
28 大气压传感器

Claims (2)

1.一种内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，具备：
燃料喷射装置，能通过喷射器对蓄压于共轨的燃料进行多级喷射；
水温感测部，对发动机的冷却水的温度进行感测；
排气温度感测部，对发动机的排气温度进行感测；以及
控制装置，
控制装置在发动机起动时，在冷却水温度大于等于规定的水温的情况下，执行使多级喷射继续进行的失火回避模式，
排气温度变成大于等于第一设定温度之后，经过第一设定时间后，将该失火回避模式设为无效，
当排气温度变成大于等于第一设定温度之后，降低至小于比第一设定温度低的第二设定温度时，所述控制装置使计时器工作，当经过第二设定时间时，将失火回避模式设为有效。
2.一种内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，具备：
燃料喷射装置，能通过喷射器对蓄压于共轨的燃料进行多级喷射；
水温感测部，对发动机的冷却水的温度进行感测；
排气温度感测部，对发动机的排气温度进行感测；以及
控制装置，
控制装置在发动机起动时，在冷却水温度大于等于规定的水温的情况下，执行使多级喷射继续进行的失火回避模式，
排气温度变成大于等于第一设定温度之后，经过第一设定时间后，将该失火回避模式设为无效，
在所述控制装置连接有大气压传感器，并且存储有大气压校正映射图，根据大气压对所述第一设定时间进行校正。
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