CN107002571A - 内燃机的控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

内燃机(1)具有缸内喷射用燃料喷射阀(8)以及端口喷射用燃料喷射阀(9)，根据内燃机运转条件而对二者的喷射量比例进行控制。在燃料切断后的恢复时，在根据燃料切断时间或者恢复时的燃烧室壁温度而规定的规定期间内，对缸内喷射的喷射量比例进行减小校正。在燃烧室壁温度降低的恢复时，通过减小缸内喷射的喷射量比例而抑制微粒状物质的增加。

Description

内燃机的控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置以及控制方法，特别是涉及燃料切断后的恢复时的控制，该内燃机构成为作为燃料供给装置而具有：缸内喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至燃烧室；以及端口喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至进气端口。

背景技术

专利文献1等中已经公开了构成为具有如下部件的内燃机：缸内喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至燃烧室；以及端口喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至进气端口。在专利文献1中，利用以内燃机旋转速度、吸入空气量以及冷却水温为参数的对应图而逐次对二者的喷射量比例进行计算，在燃料切断后的燃料切断恢复时，也以与此时的内燃机旋转速度、吸入空气量等相应的喷射量比例而重新开始供给燃料。

因此，例如，在构成为在低负荷侧主要通过缸内喷射进行燃料供给的情况下，以缸内喷射的比例较高的喷射量比例而开始进行燃料切断的恢复。

然而，在燃料切断过程中，在缸内未进行燃烧，因此燃烧室壁温度逐渐降低。这样，如果在燃烧室壁温度降低的状态下从缸内喷射用燃料喷射阀向缸内喷射燃料，则附着于壁面的燃料量会增加，近年来成为问题的废气中的微粒状物质(PM：Particulate Matter)的排出量增加。此外，近年来，考虑到极小的废气微粒，呈现出如下趋势，即，废气微粒的排出量并不受到微粒的总重量的限制，而是受到微粒数量(PN：Particle Number)的限制。

专利文献1：日本特开2007-64131号公报

发明内容

本发明为内燃机的控制装置以及控制方法，该内燃机具有：缸内喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至燃烧室；以及端口喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至进气端口，根据内燃机运转条件而对二者的喷射量比例进行控制，并且在内燃机的规定的减速时进行燃料切断，在该控制装置以及控制方法中，在从燃料切断状态起重新开始进行燃料供给的燃料切断恢复时，在恢复开始之后的规定期间内，对缸内喷射用燃料喷射阀的喷射量比例进行减小校正。

在通过燃料切断而使得燃烧室壁温度降低的状况下，与缸内喷射相比，进气端口喷射的情况下产生的微粒状物质减少。因此，在恢复开始之后的规定期间内，通过使缸内喷射的喷射量比例减小而降低微粒状物质的排出量。

燃烧室壁温度随着燃料切断的持续而逐渐降低，因此优选从燃料切断开始起直至恢复开始为止的燃料切断时间越长则将上述规定期间设定得越长、或者推定出或检测出的恢复开始时的燃烧室壁温度越低则将上述规定期间设定得越长。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例所涉及的控制装置的系统结构的结构说明图。

图2是表示缸内喷射的喷射量在总喷射量中所占的比例的特性的特性图。

图3是表示一个实施例的控制流程的流程图。

图4是表示缸内喷射减小校正期间相对于燃料切断期间的特性的特性图。

图5是表示缸内喷射减小校正期间相对于燃烧室壁温度的特性的特性图。

图6是表示燃料切断以及恢复时的各种参数的变化的时序图。

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表示应用了本发明的汽车用内燃机1的系统结构。该内燃机1例如是4冲程循环的火花点火式内燃机，在燃烧室3的顶壁壁面配置有一对进气阀4以及一对排气阀5，并且在由上述进气阀4以及排气阀5包围的中央部配置有火花塞6。

在利用上述进气阀4进行开闭的进气端口7的下方，作为主要的燃料喷射阀而配置有将燃料直接喷射至燃烧室3内的缸内喷射用燃料喷射阀8。另外，在进气端口7，作为辅助的燃料喷射阀而针对各气缸分别配置有朝向进气端口7内喷射燃料的端口喷射用燃料喷射阀9。上述缸内喷射用燃料喷射阀8以及端口喷射用燃料喷射阀9均是通过施加驱动脉冲信号而打开的电磁式或者压电式的喷射阀，对实质上与驱动脉冲信号的脉冲幅度成正比的量的燃料进行喷射。

在与上述进气端口7连接的进气通路11的集气管(collector)部12上游侧，安装有通过来自发动机控制器13的控制信号而对开度进行控制的电子控制式的节气阀14，在该节气阀14的上游侧配置有对吸入空气量进行检测的空气流量计15。

另外，在与排气端口17连接的排气通路18安装有由三元催化剂构成的催化剂装置19，在该催化剂装置19的上游侧配置有对空燃比进行检测的空燃比传感器20。

除了上述空气流量计15、空燃比传感器20以外，在上述发动机控制器13中还输入有用于对内燃机旋转速度进行检测的曲轴转角传感器21、对冷却水温进行检测的水温传感器22、对由驾驶者操作的加速器踏板的踏入量进行检测的加速器开度传感器23、对车速进行检测的车速传感器24、对进气通路11例如集气管部12处的进气温度进行检测的进气温度传感器25等传感器类的检测信号。发动机控制器13基于上述部件的检测信号而将燃料喷射阀8、9的燃料喷射量以及喷射时机、火花塞6的点火时机、节气阀14的开度等控制为最佳。

利用发动机控制器13并根据内燃机1的运转条件而对由缸内喷射用燃料喷射阀8进行的缸内喷射和由端口喷射用燃料喷射阀9进行的端口喷射的喷射量比例进行控制。图2表示在以上述内燃机1的负荷和旋转速度为参数的内燃机1的运转区域中，缸内喷射的喷射量在总喷射量(即，缸内喷射喷射量和端口喷射喷射量之和)中所占的比例的特性。此外，在图2等中，“DIG”是指由缸内喷射用燃料喷射阀8进行的缸内喷射，“MPI”是指由端口喷射用燃料喷射阀9进行的端口喷射。

如图2所示，在该实施例中，在低速低负荷侧的区域，缸内喷射的喷射量比例为100％(即，从缸内喷射用燃料喷射阀8喷射要求燃料量的全部量)，在高速高负荷侧的区域，形成为以规定比例而同时使用二者的状态，例如缸内喷射的喷射量比例为70％左右。而且，呈现出如下趋势，即，负荷越高，另外，内燃机旋转速度越高，则缸内喷射的喷射量比例越低。

发动机控制器13根据图2所示的特性而确定所需的缸内喷射用燃料喷射阀8的喷射量以及端口喷射用燃料喷射阀9的喷射量。此外，图2示出了内燃机1的暖机完毕后的特性，在内燃机冷机时，基于内燃机温度例如冷却水温而对二者的喷射量比例的特性进行校正。或者，可以具有针对各冷却水温而分配了适当的特性的多个控制对应图。

本发明以如上所述的喷射量比例的控制为前提，在规定期间对燃料切断后的燃料切断恢复时的喷射量比例进行校正。即，在燃料切断过程中，在缸内未进行燃烧，吸入空气通畅地流动，因此燃烧室壁温度(详细而言，为缸壁面、活塞冠面的温度)较为急剧地降低。因此，在缸内喷射中，喷射至缸内的燃料容易附着于壁面而成为微粒状物质的排出量增加的主要原因。在本发明中，为了抑制这种微粒状物质的排出，在恢复时进行缸内喷射的喷射量比例的减小校正。

图3是表示在发动机控制器13中执行的一个实施例的控制流程的流程图。

在步骤1中，判定燃料切断是否已经开始，换言之，判定是否处于燃料切断过程中。如果在车辆的行驶中由驾驶者使加速器踏板开度完全关闭，则以满足规定的燃料切断条件(例如，冷却水温为暖机完毕后的水温、车速大于或等于规定的阈值、内燃机旋转速度大于或等于规定的阈值等)为条件而执行燃料切断。

如果在步骤1中判定结果为NO，则进入步骤12，进行通常的燃料喷射控制。即，根据图2所示的喷射量比例的特性而对缸内喷射用燃料喷射阀8的喷射量以及端口喷射用燃料喷射阀9的喷射量进行控制。

如果处于燃料切断过程中，则进入步骤2，利用表示燃料切断期间的计数值FCTCNT而进行燃料切断时间的测量。在步骤3中，基于步骤2的计数值FCTCNT的值并根据图4所示的特性表而求出缸内喷射减小校正期间的第1设定值TFCRDIDTA。这里，燃料切断时间越长，第1设定值TFCRDIDTA越大。

并且进入步骤4，进行燃烧室壁温度CCWTEMP的推定。能够利用内燃机1的负荷和旋转速度、并且根据需要利用冷却水温、进气温度等参数而对例如内燃机运转中的燃烧室壁温度CCWTEMP进行推定。而且，利用在燃料切断过程中从燃烧室通过的进气量和进气温度等从燃料切断开始时刻的推定温度逐次减去温度降低量，由此能够进行燃料切断过程中的燃烧室壁温度CCWTEMP的推定。此外，作为该燃烧室壁温度CCWTEMP的推定方法，并不局限于上述例子，可以是任何方法。另外，也可以直接对燃烧室壁温度进行检测。

在步骤5中，基于步骤4中推定出的燃烧室壁温度CCWTEMP并根据图5所示的特性表而求出缸内喷射减小校正期间的第2设定值TFCRDIDTB。这里，燃烧室壁温度CCWTEMP越低，第2设定值TFCRDIDTB越大。

然后，在步骤6中，对步骤3中的第1设定值TFCRDIDTA和步骤5中的第2设定值TFCRDIDTB进行比较，将较大一者的值确定为缸内喷射减小校正期间的设定值TFCRDIDT。

在燃料切断过程中反复执行上述步骤2～步骤6的处理。由此，在燃料切断过程中，逐次计算出与直至此时为止的燃料切断时间以及该时刻的燃烧室壁温度CCWTEMP相应的缸内喷射减小校正期间的设定值TFCRDIDT。

在步骤7中，判定燃料切断恢复是否已开始。即，判定规定的燃料切断恢复条件是否成立。例如，作为燃料切断恢复条件，除了由驾驶者踏入加速器踏板的条件以外，还能举出车速降低至小于或等于规定的阈值、或者内燃机旋转速度降低至小于或等于规定的阈值等。

如果燃料切断恢复已开始，则从步骤7进入步骤8，对缸内喷射的喷射量在总喷射量中所占的比例进行减小校正而执行燃料供给。即，基于此时的负荷(吸入空气量)和内燃机旋转速度而如图2所示确定基本的喷射量比例，将各喷射量确定为，使得缸内喷射的喷射量比例变为低于该基本的喷射量比例的喷射量比例。例如，能够通过从基本的缸内喷射的喷射量比例减去规定量、或者对基本的喷射量比例乘以规定的校正系数等，从而确定校正后的喷射量比例。此时的校正程度(例如，减法运算量或校正系数)可以是恒定值，或者可以根据燃料切断时间等参数而可变地赋值。

在步骤9中，利用表示恢复开始之后的经过期间的计数值FCRDIDT而进行缸内喷射减小校正期间的测量。在步骤10中，将该计数值FCRDIDT的值与步骤6中设定的缸内喷射减小校正期间的设定值TFCRDIDT进行比较。而且，如果计数值FCRDIDT的值变得大于或等于设定值TFCRDIDT，则进入步骤12，恢复为通常的燃料喷射控制。直至达到设定值TFCRDIDT为止，返回至步骤8而持续进行缸内喷射的喷射量比例的减小校正。

另外，在步骤11中，在缸内喷射减小校正期间中，判定该时刻的燃烧室壁温度CCWTEMP(在步骤4中恢复之后也持续进行推定)是否大于或等于规定的温度TCCWTEMP。燃烧室壁温度CCWTEMP因燃料供给的重新开始而升高，因此如果在计数值FCRDIDT的值达到设定值TFCRDIDT之前燃烧室壁温度CCWTEMP就变得大于或等于规定温度TCCWTEMP，则结束缸内喷射的喷射量比例的减小校正，恢复为步骤12的通常的燃料喷射控制。作为规定温度TCCWTEMP，例如为140℃左右。此外，对于前述的缸内喷射减小校正期间的设定值TFCRDIDT，也将实际的燃烧室壁温度恢复为140℃左右的时机设定为目标。

图6是用于对上述实施例的控制所涉及的动作进行说明的时序图，示出了从燃料切断开始起直至燃料切断恢复为止的各种参数的变化。从图中的上段起按顺序分别示出了(a)内燃机旋转速度、(b)缸内的当量比、(c)表示燃料切断期间的计数值FCTCNT、(d)表示缸内喷射减小校正期间的计数值FCRDIDT、(e)燃烧室壁温度CCWTEMP、(f)端口喷射的喷射量比例、(g)缸内喷射的喷射量比例、(h)废气中的微粒数量(PN：Particle Number)。

在该图的例子中，直至时间t1为止，根据图2的特性按照规定的比例进行缸内喷射和端口喷射。在时间t1，由驾驶者使加速器踏板开度完全关闭而执行燃料切断。由此，内燃机旋转速度逐渐降低。同时，燃烧室壁温度逐渐降低。通过计数值FCTCNT对燃料切断的持续时间进行测量。

然后，在时间t2，例如基于降低至车速的阈值等的恢复条件而执行燃料切断恢复。基于该恢复时的燃烧室壁温度CCWTEMP以及燃料切断时间(计数值FCTCNT)而确定缸内喷射减小校正期间的设定值TFCRDIDT。而且，在恢复开始之后的缸内喷射减小校正期间，如图中的(f)、(g)所示，对缸内喷射的喷射量比例赋予较低的值，且对端口喷射的喷射量比例赋予较高的值。此外，虚线表示图2所示的基本的通常时的特性。

在时间t3，缸内喷射减小校正期间(计数值FCRDIDT)达到设定值TFCRDIDT，喷射量比例的校正结束。此后控制为通常的喷射量比例。

此外，在图示例子中，在燃料切断恢复时，为了使催化剂装置19尽早从氧过剩的状态恢复而进行所谓的高浓度点火(rich spark)，当量比暂时变为较浓的状态。该高浓度点火未必会持续至时间t3。

这样，在燃料切断恢复后的时间t2～t3的期间，对缸内喷射的喷射量比例进行减小校正而抑制恢复时的微粒状物质的排出量。图(h)中的虚线表示不进行喷射量比例的校正而执行恢复的情况下的微粒数量PN的特性，实线表示如上述实施例所示进行喷射量比例的校正的情况下的微粒数量PN的特性。如图所示，在燃料切断恢复时，微粒数量PN因燃烧室壁温度降低而增加，在上述实施例中，通过对缸内喷射的喷射量比例进行减小校正而抑制微粒数量PN的增加。

此外，在恢复开始之后，图中的(e)燃烧室壁温度CCWTEMP如图所示升高，在计数值FCRDIDT的值达到设定值TFCRDIDT的时间t3，达到即使通过缸内喷射也不会生成较多的微粒状物质的足够的温度。在图6中，为了容易理解，燃烧室壁温度CCWTEMP在时间t3同时达到规定温度TCCWTEMP，如前所述，如果在计数值FCRDIDT的值达到设定值TFCRDIDT之前就变得大于或等于规定温度TCCWTEMP，则在该时刻结束对喷射量比例的校正。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但本发明并不限定于上述实施例，能够进行各种变更。例如在图3的例子中，利用燃料切断时间和燃烧室壁温度这二者而设定缸内喷射减小校正期间，但也可以仅根据任一者而设定缸内喷射减小校正期间。

Claims (5)

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具有：缸内喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至燃烧室；以及端口喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至进气端口，根据内燃机运转条件而对二者的喷射量比例进行控制，并且在内燃机的规定的减速时进行燃料切断，

在该控制装置中，

在从燃料切断状态起重新开始进行燃料供给的燃料切断恢复时，在恢复开始之后的规定期间内，对缸内喷射用燃料喷射阀的喷射量比例进行减小校正。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，

从燃料切断开始起直至恢复开始为止的燃料切断时间越长，将上述规定期间设定得越长。

3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，

对恢复开始时的燃烧室壁温度进行推定或检测，该恢复开始时的燃烧室壁温度越低，将上述规定期间设定得越长。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，对恢复开始后的燃烧室壁温度进行推定或检测，在上述规定期间内，在燃烧室壁温度大于或等于规定温度时，结束喷射量比例的减小校正。

5.一种内燃机的控制方法，该内燃机具有：缸内喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至燃烧室；以及端口喷射用燃料喷射阀，其将燃料喷射至进气端口，根据内燃机运转条件而对二者的喷射量比例进行控制，并且在内燃机的规定的减速时进行燃料切断，

在该控制方法中，

在从燃料切断状态起重新开始进行燃料供给的燃料切断恢复时，在恢复开始之后的规定期间内，对缸内喷射用燃料喷射阀的喷射量比例进行减小校正。