CN107002570A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

具有向燃烧室内直接喷射燃料的第1燃料喷射阀，如果在车辆的行驶中规定的燃料切断条件成立，则实施使从第1燃料喷射阀的燃料喷射中止的燃料切断，如果在上述燃料切断过程中规定的燃料切断恢复条件成立，则重新开始从第1燃料喷射阀的燃料喷射。而且，在重新开始从第1燃料喷射阀的燃料喷射之后经过了规定时间之后，实施使从第1燃料喷射阀的燃料喷射量暂时性地增加的高浓度点火。由此，能够预先使高浓度点火开始时的燃烧室的壁面温度上升，因此能够减少高浓度点火时向燃烧室的壁面的燃料的附着，能够降低废气微粒的排出数量。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及向燃烧室内直接喷射燃料的内燃机的控制装置。
背景技术
在搭载于车辆的内燃机中，通过在减速时之类的不需要输出的运转条件下实施停止向燃烧室的燃烧供给的所谓的燃料切断,实现了油耗的改善。
例如，专利文献1中公开了如下技术，即，在从燃料切断状态重新开始喷射燃料时，实施使燃料喷射量暂时性地增加的高浓度点火，由此使因燃料切断过程中的过量的氧气的供给而下降的催化剂的排气净化性能恢复。
然而，在该专利文献1中，并未考虑燃烧室的壁面温度在燃料切断的过程中降低这一点。因此，如果在从燃料切断状态重新开始喷射燃料时进行高浓度点火，则燃料容易附着于温度降低后的燃烧室内的壁面而不会气化，废气中的废气微粒的排出数量会增大。即，通过高浓度点火而促进了催化剂的排气净化性能的恢复，但废气微粒的排出数量会增大，整体的排气性能有可能会变差。
专利文献1：日本特开2009-162195号公报
发明内容
本发明的内燃机的控制装置具有向燃烧室内直接喷射燃料的燃料喷射阀，如果在车辆的行驶中规定的燃料切断条件成立，则实施使从上述燃料喷射阀的燃料喷射中止的燃料切断，如果在上述燃料切断过程中规定的燃料切断恢复条件成立，则重新开始从上述燃料喷射阀的燃料喷射。而且，在重新开始从上述燃料喷射阀的燃料喷射之后经过了规定时间之后，实施使从上述燃料喷射阀的燃料喷射量暂时性地增加的高浓度点火。
根据本发明，能够预先使高浓度点火开始时的活塞、气缸内壁面等的燃烧室的壁面的温度上升，因此能够减少高浓度点火时向燃烧室的壁面的燃料的附着，能够降低废气微粒的排出数量。
附图说明
图1是示意地表示应用本发明的内燃机的概略结构的说明图。
图2是表示从燃料切断控制起直至燃料切断结束之后的高浓度点火为止的状态的时序图。
图3是表示与本发明所涉及的高浓度点火相关的控制的流程的流程图。
图4是延迟时间计算对应图。
图5是点火时机校正量计算对应图。
图6是延迟时间计算对应图。
图7是表示与本发明所涉及的高浓度点火相关的控制的流程的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的一个实施例进行详细说明。图1示出了应用本发明的内燃机1的概略结构。其中，内燃机1例如以汽油为燃料。
在内燃机1的燃烧室2，经由进气阀3而连接有进气通路4，并且经由排气阀5而连接有排气通路6。
在进气通路4配置有电子控制式的节流阀7。在节流阀7的上游侧设置有对吸入空气量进行检测的空气流量计8。空气流量计8的检测信号输入至ECU(发动机控制单元)20。
在燃烧室2的顶部，以与活塞9相对的方式配置有火花塞10。在该燃烧室2的进气通路侧的侧部配置有向燃烧室2内直接喷射燃料的第1燃料喷射阀11。
将由高压燃料泵(未图示)加压后的压力较高的燃料经由压力调节器12而导入至第1燃料喷射阀11。压力调节器12能够基于来自ECU20的控制指令而使向第1燃料喷射阀11供给的燃料的压力(燃料压力)发生变化。
在排气通路6安装有三元催化剂13。另外，在排气通路6上，在三元催化剂13的上游侧配置有第1空燃比传感器14，在三元催化剂13的下游侧配置有第2空燃比传感器15。空燃比传感器14、15可以是仅对空燃比的高浓度、低浓度进行检测的氧传感器，或者也可以是能获得与空燃比的值相应的输出的广域型空燃比传感器。
ECU20内置有微计算机，对内燃机1进行各种控制，以来自各种传感器的信号为基础而进行处理。作为各种传感器，除了上述的空气流量计8及第1、第2空燃比传感器14、15以外，还存在对由驾驶者操作的加速器踏板的开度(踏入量)进行检测的加速器开度传感器21、能够对内燃机转速与曲轴17的曲轴转角一起进行检测的曲轴转角传感器22、对节流阀7的开度进行检测的节流传感器23、对内燃机1的冷却水温进行检测的水温传感器24、对发动机油的油温进行检测的油温传感器25、对车速进行检测的车速传感器26、对向第1燃料喷射阀11供给的燃料压力进行检测的燃料压力传感器27等。
而且，在ECU20中，基于上述检测信号而对第1燃料喷射阀11的喷射量、喷射时机、基于火花塞10的点火时机、节流阀7的开度等进行控制。
此外，内燃机1在节流阀7的下游侧针对每个气缸而配置有向进气通路4内喷射燃料的第2燃料喷射阀16，还能够通过所谓的端口喷射而向燃烧室2供给燃料。
如果在车辆的减速时规定的燃料切断条件成立，则ECU20实施使第1燃料喷射阀11以及第2燃料喷射阀16的燃料喷射停止的燃料切断控制。例如，在暖机完毕之后内燃机转速大于或等于规定的燃料切断转速、且节流阀7完全关闭的情况下，ECU20判定为燃料切断条件成立而实施燃料切断控制。而且，如果在燃料切断控制实施中规定的燃料切断恢复条件成立，则ECU20使第1燃料喷射阀11的燃料喷射重新开始。例如在燃料切断控制中加速器踏板被踏入而节流阀7未处于完全关闭状态的情况下、加速器踏板未被踏入而内燃机转速小于或等于规定的燃料切断恢复转速的情况下，ECU20判定为燃料切断恢复条件成立而使燃料切断控制结束。
如果实施燃料切断控制，则向三元催化剂13供给较多的氧气。即，三元催化剂13在燃料切断控制中吸附大量的氧气，有可能在燃料切断控制结束时从废气中的NOx夺取氧气而使得NOx难以还原。因此，在本实施例中，在燃料切断控制结束而重新开始喷射燃料时，实施使从第1燃料喷射阀11喷射的燃料喷射量暂时性地增加的高浓度点火，由此促进三元催化剂13的排气净化能力(NOx还原能力)的再生。
这里，在燃料切断控制中内燃机1的燃烧停止，因此燃烧室2的温度即活塞9、气缸内壁面等的温度降低。因此，在燃烧切断控制结束而重新开始第1燃料喷射阀11的燃料喷射时，从第1燃料喷射阀11喷射至燃烧室2内的燃料向活塞9等的附着量增加，废气微粒的排出数量有可能增加。
另外，在燃料切断恢复条件成立的同时实施高浓度点火的情况下，三元催化剂13的排气净化性能尽快恢复，但因高浓度点火而使得向活塞9等的燃料的附着量进一步增加，整体的排气性能有可能变差。
因此，在本实施例中，在燃料切断恢复条件成立之后经过了规定的延迟时间之后实施高浓度点火。此外，第1燃料喷射阀11从燃料切断恢复条件成立的时刻起在进气行程中重新开始喷射燃料。
图2是表示本实施例的从燃料切断控制起直至燃料切断结束之后的过渡时为止的状态的时序图。
在图2中，燃料切断条件在时刻t1成立，燃料切断恢复条件在时刻t2成立。第1燃料喷射阀11从时刻t2起重新开始喷射燃料。从相对于时刻t2经过了上述延迟时间的时刻t3起在规定期间内实施基于第1燃料喷射阀11的高浓度点火。通过该高浓度点火而使得排气空燃比(A/F)从时刻t3起相对于理论空燃比变为高浓度侧的值。另外，为了通过燃料切断控制的实施而使温度降低后的燃烧室2的壁面温度上升，在时刻t2～时刻3的期间，使基于火花塞的点火时机比正常时提前。正常的点火时机为根据内燃机负荷和内燃机转速而决定的所谓的MBT(minimum advance for best torque)。即，时刻t2～时刻t3的点火时机变为与图2中虚线所示的MBT(最佳点火时机)相比以规定的点火时机提前角校正量而提前的点火时机。
在从重新开始第1燃料喷射阀11的燃料喷射的时刻t2起实施高浓度点火的情况下，如图2中虚线所示，排气空燃比从时刻t2起相对于理论空燃比变为高浓度侧的值。在该情况下，针对燃料刚切断之后的冷却的燃烧室2而实施高浓度点火，因此向燃烧室2内喷射的燃料向活塞9等的附着量增加，废气微粒的排出数量如图2中虚线所示那样增加。
与此相对，在使得基于第1燃料喷射阀11的高浓度点火滞后于从时刻t2起经过了上述延迟时间之后的时刻t3的情况下，直至高浓度点火的实施为止，能够预先使燃烧室2的壁面温度上升。因此，能够如图2中实线所示，大幅地抑制废气微粒的排出数量的增加，进而能够抑制废气微粒的排出量。
而且，通过在时刻t2至时刻t3之间将点火时机向提前角侧校正而在高浓度点火的实施之前促进燃烧室2的壁面温度的上升。因此，在实施高浓度点火时，能够进一步减少向燃烧室2的壁面的燃料的附着。
另外，从时刻t1起直至燃料切断恢复条件成立为止的时间越长，即，从时刻t1起直至燃料切断恢复条件成立为止，每隔恒定时间计数所得的燃料切断期间计数值越大，将上述延迟时间设定得越长。而且，从时刻t1起直至燃料切断恢复条件成立为止的时间越长，即，从时刻t1起直至燃料切断恢复条件成立为止，每隔恒定时间计数所得的燃料切断期间计数值越大，将上述点火时机提前角校正量设定得越大。
以该方式对上述延迟时间和上述点火时机提前角校正量进行设定，是因为此前最近的燃料切断控制越长，燃烧室2的温度越降低，在第1燃料喷射阀11的燃料喷射重新开始时喷射的燃料向活塞9等的附着量越容易增加。
因此，燃料切断期间计数值越大，则将上述延迟时间设定得越长，燃料切断期间计数值越大，则将上述点火时机提前角校正量设定得越大，由此能够可靠地预先提高高浓度点火开始前的燃烧室2的壁面温度。
图3是表示与上述的本实施例的高浓度点火相关的控制的流程的流程图。在S1中，判定燃料切断条件是否成立，在燃料切断条件成立的情况下进入S2，在燃料切断条件不成立的情况下使此次的流程结束。在S2中，对燃料切断期间计数值(FCTCNT)进行运算。在S3中，判定燃料切断是否结束。即，判定燃料切断恢复条件是否成立，如果燃料切断恢复条件成立则进入S4，如果燃料切断恢复条件不成立则进入S2A。在S4中，对从因燃料切断恢复条件成立而重新开始第1燃料喷射阀11的燃料喷射起直至实施高浓度点火为止的延迟时间(TFCRD)进行运算。例如利用图4所示的延迟时间计算对应图对延迟时间(TFCRD)进行运算，燃料切断期间计数值(FCTCNT)越大则延迟时间越长。在S5中，对从因燃料切断恢复条件成立而重新开始第1燃料喷射阀11的燃料喷射起直至实施高浓度点火为止的期间的点火时机的校正量即点火时机提前角校正量(CCANAD)进行运算。例如利用图5所示的点火时机校正量计算对应图对该点火时机提前角校正量(CCANAD)进行运算，燃料切断期间计数值(FCTCNT)越大则点火时机提前角校正量越大。
在S6中，判定运转状态是否为高负荷运转状态，如果为高负荷运转状态则进入S7，如果并非高负荷运转则进入S8。例如，在加速器踏板的踏入量大于或等于规定量的情况下，判定为内燃机1处于高负荷运转状态。在S7中，利用点火时机提前角校正量而禁止点火时机向提前角侧的校正。在S8中，利用在S5中运算所得的点火时机提前角校正量而使点火时机比正常时提前。
在S9中，判断从燃料切断控制结束起是否经过了在S4中运算所得的延迟时间(TFCRD)，如果经过了该延迟时间则进入S10，如果未经过该延迟时间则进入S6。在S10中，使利用在S5中运算所得的点火时机提前角校正量(CCANAD)的点火时机向提前角侧的校正结束。在S11中实施高浓度点火。
这样，如果内燃机1的运转状态为高负荷运转状态则禁止点火时机向提前角侧的校正，因此能够抑制因燃料切断恢复条件成立而重新开始第1燃料喷射阀11的燃料喷射时的爆震的产生。
另外，上述延迟时间也可以不设定为从时刻t1起直至燃料切断恢复条件成立为止的时间，而是根据燃料切断控制中的燃烧室2的壁面温度设定。
例如可以利用水温传感器24、油温传感器25的检测信号对燃烧室2的壁面温度(CCWTEMP)进行推定，该壁面温度(CCWTEMP)越低，则将上述延迟时间设定得越长。在该情况下，例如利用图6所示的延迟时间计算对应图对延迟时间(TFCRD)进行运算，推定出的燃烧室2的壁面温度(CCWTEMP)越低则该延迟时间越长。
即，即使根据燃料切断控制中的燃烧室2的壁面温度而设定上述延迟时间，也能够预先使高浓度点火开始前的燃烧室2的壁面温度上升，能够减少高浓度点火时的燃料向燃烧室的壁面的附着。
图7是表示与根据燃烧室2的壁面温度而设定上述延迟时间的情况下的高浓度点火相关的控制的流程的流程图。
在S21中，判定燃料切断条件是否成立，在燃料切断条件成立的情况下进入S22，在燃料切断条件不成立的情况下使此次的流程结束。在S22中，对燃料切断期间计数值(FCTCNT)进行运算。在S23中，对燃烧室2的壁面温度(TFCRD)进行运算。在S24中，判定燃料切断是否结束。即，判定燃料切断恢复条件是否成立，如果燃料切断恢复条件成立则进入S25，如果燃料切断恢复条件不成立则进入S22。在S25中，对从因燃料切断恢复条件成立而重新开始第1燃料喷射阀11的燃料喷射起直至实施高浓度点火为止的延迟时间(TFCRD)进行运算。例如利用上述的图6所示的延迟时间计算对应图对延迟时间(TFCRD)进行运算，燃烧室2的壁面温度(TFCRD)越低则该延迟时间越长。在S26中，对从因燃料切断恢复条件成立而重新开始第1燃料喷射阀11的燃料喷射起直至实施高浓度点火为止的期间的点火时机的校正量即点火时机提前角校正量(CCANAD)进行运算。例如利用上述的图5所示的点火时机校正量计算对应图对该点火时机提前角校正量(CCANAD)进行运算，燃料切断期间计数值(FCTCNT)越大则该点火时机提前角校正量越大。
在S27中，判定运转状态是否为高负荷运转状态，如果为高负荷运转状态则进入S28，如果并非高负荷运转则进入S29。例如，在加速器踏板的踏入量大于或等于规定量的情况下，判定为内燃机1处于高负荷运转状态。在S28中，利用点火时机提前角校正量而禁止点火时机向提前角侧的校正。在S29中，利用在S26中运算所得的点火时机提前角校正量而使点火时机比正常时提前。
在S30中，判定是否从燃料切断控制结束起经过了在S25中运算所得的延迟时间(TFCRD)，如果经过了该延迟时间则进入S31，如果未经过该延迟时间则进入S27。在S31中，使利用在S26中运算所得的点火时机提前角校正量(CCANAD)的点火时机向提前角侧的提前角校正结束。在S32中，实施高浓度点火。
此外，在进行高浓度点火时，如果将排气空燃比调整为大于“12.5”且小于“13”，则有利于废气微粒的排出数量的增加。
另外，可以考虑燃料切断期间计数值和燃烧室壁面温度这两者而对上述延迟时间进行运算。在该情况下，燃料切断期间计数值越大，另外，燃烧室壁面温度越低，则将延迟时间设定得越长。
而且，可以仅考虑燃烧室壁面温度、或者考虑燃料切断期间计数值以及燃烧室壁面温度双方而对燃料切断控制结束后的燃料喷射重新开始时的点火时机提前角校正量进行运算。在该情况下，燃料切断期间计数值越大，另外，燃烧室壁面温度越低，则将点火时机提前角校正量设定得越大。

Claims (6)

1.一种内燃机的控制装置，其具有向燃烧室内直接喷射燃料的燃料喷射阀，
如果在车辆的行驶中规定的燃料切断条件成立，则实施将从上述燃料喷射阀的燃料喷射中止的燃料切断，
如果在上述燃料切断过程中规定的燃料切断恢复条件成立，则重新开始从上述燃料喷射阀的燃料喷射，其中，
在重新开始从上述燃料喷射阀的燃料喷射之后经过了规定时间之后，实施使从上述燃料喷射阀的燃料喷射量暂时性地增加的高浓度点火。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
上述燃料切断的时间越长，则将上述规定时间设定得越长。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其中，
燃烧室的壁面温度越低，则将上述规定时间设定得越长。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，
在从上述燃料切断结束起直至经过了上述规定时间为止的期间，使点火时机提前。
5.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其中，
上述燃料切断的时间越长，则将点火时机的提前角的量设定得越大。
6.根据权利要求4或5所述的内燃机的控制装置，其中，
如果内燃机处于高负荷运转状态，则禁止从上述燃料切断结束起直至经过了上述规定时间为止的期间的点火时机的提前。
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