CN111033020B - 内燃机的控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种内燃机的控制装置、内燃机的控制方法及记录介质。多喷射处理执行与进气门的开阀期间同步地喷射燃料的进气同步喷射和在比进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料的进气非同步喷射。单喷射处理通过进气非同步喷射来喷射要求喷射量的燃料。操作处理操作向进气通路喷射燃料的气口喷射阀。选择处理在内燃机的进气系统的温度为规定温度以上的情况下,选择单喷射处理,而在进气系统的温度低于所述规定温度的情况下,选择多喷射处理。
Description
技术领域
本公开涉及内燃机的控制装置及控制方法。控制装置及控制方法适用于在进气通路具备喷射燃料的气口喷射阀的内燃机。
背景技术
例如,专利文献1中所记载的控制装置执行对气口喷射阀进行操作的多喷射处理。多喷射处理为了将基于进气量所要求的燃料量分割为在进气冲程中喷射燃料的进气冲程喷射和在燃烧冲程中喷射燃料的燃烧冲程喷射而喷射,对气口喷射阀进行操作。详细而言,该控制装置根据内燃机的曲轴的转速,设定进气冲程喷射与燃烧冲程喷射的分割比,特别是在低转速区域中,进行仅由燃烧冲程喷射构成的单喷射处理。
另外,专利文献2的控制装置在内燃机起动时,喷射基于水温计算出的量的燃料。在该文献的段落“0002”中,说明了在水温低的情况下,与水温高的情况相比,喷射量增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5-256172号公报
专利文献2:日本特开平5-214986号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,在如上述结构那样根据转速来决定是执行多喷射处理还是执行单喷射处理的情况下,根据内燃机的运转方式,多喷射处理的执行期间会变长。当多喷射处理的执行时间变长时,与进行单喷射处理的情况相比,气口喷射阀的驱动次数变多,因此存在气口喷射阀的耐久力降低的顾虑。
另外,在如上述专利文献2那样在水温低时增加喷射量的情况下,附着于进气通路、进气门等内燃机的进气系统的燃料量变多,因此存在颗粒状物质(PM)的数量(PN)变多的可能。
用于解决课题的技术方案
以下,对本公开的例子进行叙述。
例1.一种内燃机的控制装置,其中,所述控制装置适用于在进气通路具备喷射燃料的气口喷射阀的内燃机,所述控制装置构成为执行选择处理和操作处理,
为了喷射在一个燃烧循环内所要求的喷射量即要求喷射量的燃料,所述选择处理选择多喷射处理和单喷射处理中的任一种,所述多喷射处理执行与进气门的开阀期间同步地喷射燃料的进气同步喷射和在比所述进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料的进气非同步喷射,所述单喷射处理通过所述进气非同步喷射来喷射所述要求喷射量的燃料,
所述操作处理通过操作所述气口喷射阀,来执行通过所述选择处理所选择的处理,
所述选择处理为如下处理:在所述内燃机的进气系统的温度为规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述进气系统的温度低于所述规定温度的情况下,选择所述多喷射处理。
如果在内燃机的进气系统的温度低时,通过进气非同步喷射来喷射要求喷射量的所有燃料,则根据负荷,排气中的颗粒状物质(PM)的数量(PN)有可能变多。其理由推测为:由于附着于进气系统的燃料量变多,由此,因所附着的燃料的剪切,一部分燃料以液滴的状态流入到燃烧室中,从而产生PM。因此,在上述结构中,通过利用同步喷射来喷射要求喷射量的一部分,从而减少非同步喷射量,进而减少附着于进气系统的燃料量。因此,能够抑制因所附着的燃料的剪切而使燃料以液滴的状态流入到燃烧室中的情况。
然而,在执行由进气同步喷射和进气非同步喷射构成的多喷射处理的情况下,与执行单喷射处理的情况相比,气口喷射阀的驱动次数变多,所以引起气口喷射阀的耐久力降低的顾虑。因此,在上述结构中,在进气系统的温度低于规定温度的情况下,执行多喷射处理,而在为规定温度以上时,执行单喷射处理。在进气系统的温度高的情况下,PN不易变得显著。因此,在上述结构中,能够实现抑制气口喷射阀的耐久力的降低和抑制PN的适宜的兼顾。
例2.在上述例1的控制装置中,所述选择处理包括判定处理,所述判定处理判定所述内燃机的进气系统的温度是否为所述规定温度以上,
所述判定处理是以所述内燃机的进气量的累计值为判定值以上为条件,判定为所述进气系统的温度为所述规定温度以上的处理,
所述控制装置还构成为执行要求喷射量计算处理,所述要求喷射量计算处理基于填充到所述内燃机的气缸内的新鲜空气量,将所述要求喷射量作为用于将空燃比控制为目标空燃比的喷射量而计算出。
内燃机的进气量的上述累计值具有与燃烧室内的燃烧能量的正相关,所以在累计值大的情况下,与累计值小的情况相比,进气系统的温度有变高的倾向。特别是进气系统中的进气门直接接收在燃烧室内产生的热,因此通过使用累计值,能够高精度地掌握进气门的温度。因此,通过如上述结构那样执行以累计空气量为判定值以上为条件,判定为处于规定温度以上的判定处理,从而能够高精度地掌握进气系统的温度。
例3.上述例2的控制装置还构成为执行第一判定值可变处理,
所述第一判定值可变处理在所述内燃机起动时的所述内燃机的冷却水的温度低的情况下,与所述冷却水的温度高的情况相比,将所述判定值设定为更大的值。
在内燃机起动时的冷却水的温度低的情况下,与所述冷却水的温度高的情况相比,在燃烧室内生成的总燃烧能量的量变大,直到进气系统的温度成为规定温度以上为止。在此,如果在需要抑制PN的情况下尽可能执行多喷射处理的限制下,将上述判定值相对于冷却水的温度进行固定,则在起动时的冷却水的温度高的情况下,即使进气系统的温度实际上达到了规定温度,也继续进行多喷射处理。与此相对,在上述结构中,根据起动时的冷却水的温度,对判定值进行可变设定。因此,与例如将判定值相对于冷却水的温度进行固定的情况相比,通过使进气系统的温度成为规定温度以上,从而能够尽可能早地转移到单喷射处理。
例4.在上述例2或例3的内燃机中,所述控制装置还构成为执行第二判定值可变处理,
所述第二判定值可变处理在从所述内燃机的停止到起动的期间长的情况下,与所述期间短的情况相比,将所述判定值设定为更大的值。
一般而言,在内燃机的停止时间比内燃机与其周围成为热平衡状态所需的时间短的情况下,进气门等进气系统的温度存在与冷却水的温度不一致的倾向。另外,在内燃机的停止时间比成为上述热平衡状态所需的时间短的情况之中,在内燃机的停止时间长的情况下,与停止时间短的情况相比,进气系统的温度具有更低的倾向。在此,如果在需要抑制PN的情况下尽可能执行多喷射处理的限制下,将上述判定值相对于停止时间进行固定,则在停止时间短的情况下,即使进气系统的温度实际上达到了规定温度,也继续进行多喷射处理。与此相对,在上述结构中,根据停止时间对判定值进行可变设定。因此,与例如将判定值相对于停止时间进行固定的情况相比,通过使进气系统的温度成为规定温度以上,从而能够尽可能早地转移到单喷射处理。
例5.在上述例2~例4的任一个控制装置中,所述判定处理包括如下处理:在所述累计值为所述判定值以上和所述内燃机的冷却水的温度为规定温度以上的逻辑积为真的情况下,判定为所述进气系统的温度为所述规定温度以上。
在上述结构中,除了基于进气量的累计值之外,还基于冷却水的温度,来判定进气系统的温度是否为规定温度以上。因此,能够高精度地判定对PN造成影响的进气系统的温度是否为规定温度以上。
例6.在上述例1~例5的任一个控制装置中,为了在所述内燃机起动时喷射所述要求喷射量的燃料,与进气量的检测值无关地计算出所述要求喷射量,
所述选择处理还包括如下处理:在所述内燃机的冷却水的温度为水规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述冷却水的温度低于所述水规定温度的情况下,选择所述多喷射处理。
在内燃机的进气系统的温度低时,在通过进气非同步喷射来喷射要求喷射量的全部燃料的情况下,排气中的颗粒状物质(PM)的数量(PN)有可能变多。其理由推测为:由于附着于进气系统的燃料量变多,由此,因所附着的燃料的剪切,燃料的一部分以液滴的状态流入到燃烧室中,从而产生PM。因此,在上述结构中,在与进气系统的温度具有正相关的冷却水的温度小于水规定温度的情况下,通过同步喷射来喷射要求喷射量的一部分。因此,减少非同步喷射量,进而减少附着于进气系统的燃料量。因此,能够抑制因所附着的燃料的剪切而使燃料以液滴的状态流入到燃烧室中的情况。
例7.在例6的控制装置中,所述选择处理包括如下处理:在间歇驱动所述内燃机的情况下,即使在所述内燃机的冷却水的温度为水规定温度以上的情况下,也选择所述多喷射处理,直到吸入到所述进气通路中的空气量的累计值达到规定值以上为止。
上述吸入到进气通路中的空气量的累计值与燃烧室内的燃烧能量具有正相关,所以在累计值大的情况下,与累计值小的情况相比,进气系统的温度有变高的倾向。特别是进气系统中的进气门直接接收在燃烧室内产生的热,因此通过使用累计值,能够高精度地掌握进气门的温度。因此,如上述结构那样,执行多喷射处理,直到累计值达到规定值以上为止。因此,与例如未进行这样的设定的情况相比,能够将水规定温度设定为更低的值。
例8.在上述例6或例7的控制装置中,所述控制装置还构成为执行非同步喷射量计算处理,所述非同步喷射量计算处理计算所述多喷射处理中的所述进气非同步喷射的喷射量即非同步喷射量,
所述非同步喷射量计算处理包括:
在所述内燃机的冷却水的温度低的情况下,与所述冷却水的温度高的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更大的值的处理;以及
在从所述内燃机的停止时到起动的经过时间短的情况下,与所述经过时间长的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更小的值的处理。
在进气系统的温度低的情况下,与温度高的情况相比,从气口喷射阀喷射出的燃料中的在燃烧室中不作为燃烧对象而滞留在进气系统中的燃料的量变多。因此,在上述结构中,在与进气系统的温度具有正相关的冷却水的温度低的情况下,与冷却水的温度高的情况相比,将非同步喷射量算出为更大的值。因此,能够抑制在燃烧室内成为燃烧对象的混合气体的空燃比变得过稀的情况。
但是,在内燃机的停止时间比内燃机与其周围成为热平衡状态所需的时间短的情况下,进气门等进气系统的温度存在与冷却水的温度不一致的倾向。另外,在内燃机的停止时间比成为上述热平衡状态所需的时间短的情况之中,在内燃机的停止时间短的情况下,与停止时间长的情况相比,进气系统的温度具有更高的倾向。因此,如果不考虑停止时间地计算非同步喷射量,直到内燃机的停止时间短的情况为止,则非同步喷射量会变得过剩,燃烧室内的空燃比有可能变得过浓。因此,在上述结构中,在内燃机的停止时间短的情况下,与停止时间长的情况相比,将非同步喷射量设为更小的值。因此,能够抑制在燃烧室内成为燃烧对象的混合气体的空燃比变得过浓的情况。
例9.上述例8的控制装置还构成为执行停止时间计算处理,所述停止时间计算处理在间歇驱动所述内燃机的情况下,计算间歇累计停止时间,
所述停止时间计算处理通过在所述内燃机起动后以减少修正比率对所述内燃机停止的时间的累计时间进行减少修正,来计算出所述间歇累计停止时间,并且在吸入到所述进气通路中的空气量的累计值大的情况下,与所述累计值小的情况相比,所述减少修正比率更大,
所述非同步喷射量计算处理包括如下处理:在所述间歇累计停止时间长的情况下,与所述间歇累计停止时间短的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更大的值。
在间歇驱动内燃机的情况下,内燃机停止时内燃机与其周围成为热平衡状态所需的时间与内燃机驱动时的燃烧能量总量具有正相关。因此,在上述结构中,将通过吸入到进气通路中的空气量的累计值对内燃机停止的时间的累计时间进行减少修正所得的值设为间歇累计停止时间。因此,能够将间歇累计停止时间设为以高精度表现进气系统的温度的参数。因此,通过基于间歇累计停止时间计算出非同步喷射量,从而适当地抑制在燃烧室内作为燃烧对象的混合气体的空燃比从目标过度偏移的情况。
例10.在上述例8或例9的控制装置中,所述非同步喷射量计算处理包括如下处理:在大气压高的情况下,与大气压低的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更大的值。
在大气压高的情况下,与大气压低的情况相比,起动时的进气通路内的压力变高,因此填充到燃烧室内的空气量变多。因此,在上述结构中,在大气压高的情况下,与大气压低的情况相比,将非同步喷射量设为更大的值。因此,即使在大气压高的情况下,也可抑制在燃烧室内成为燃烧对象的混合气体的空燃比变得过稀的情况。
例11.在上述例10的控制装置中,所述内燃机具备节气门,
所述非同步喷射量计算处理包括如下处理:在所述内燃机起动时为所述内燃机再起动时的情况下,在进气压力低的情况下,与所述进气压力高的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更小的值。
在内燃机刚停止之后,进气通路内的压力具有成为比大气压低的压力的倾向,随着时间的经过,进气通路内的压力具有向大气压收敛的倾向。因此,在再起动时,进气通路内的压力有时仍会低于大气压。在该情况下,例如与成为大气压的情况相比,进气通路内的燃料的蒸气压变低,因此燃料容易雾化。因此,在再起动时进气通路内的压力仍低于大气压的情况下,例如与在即将再起动之前进气通路内的压力收敛于大气压的情况相比,从气口喷射阀喷射出的燃料中的未流入到燃烧室中而滞留在进气系统中的燃料量具有变少的倾向。因此,在上述结构中,在进气压力低的情况下,与进气压力高的情况相比,将非同步喷射量算出为更小的值。因此,能够抑制在燃烧室内成为燃烧对象的混合气体的空燃比在再起动时变得过浓的情况。
例12.上述例9~例11中任一个控制装置还构成为执行同步喷射量计算处理,所述同步喷射量计算处理计算所述进气同步喷射的喷射量即同步喷射量,
所述同步喷射量计算处理不依赖于从所述内燃机的停止时到起动的经过时间,而基于所述内燃机的冷却水的温度来计算所述同步喷射量。
从内燃机的停止时到起动的经过时间与进气系统的温度具有负相关。因此,该经过时间与进气非同步喷射量中的未流入到燃烧室中而附着并滞留在进气系统中的燃料量具有正相关。与此相对,经过时间与同步喷射量中的未流入到燃烧室中而附着并滞留在进气系统中的燃料量之间的相关关系并不像经过时间与进气非同步喷射量中的未流入到燃烧室中而附着并滞留在进气系统中的燃料量之间的相关关系那么强。因此,在上述结构中,根据经过时间来决定非同步喷射量,另一方面,与经过时间无关地决定同步喷射量。因此,能够根据滞留在进气系统中的燃料量来控制有可能使未流入到燃烧室内而附着并滞留在进气系统中的燃料量变得显著的进气非同步喷射的喷射量。
例13.一种内燃机的控制装置,其中,所述控制装置适用于在进气通路具备喷射燃料的气口喷射阀的内燃机,所述控制装置构成为执行选择处理和操作处理,
所述选择处理为了在所述内燃机起动时喷射与进气量的检测值无关地计算出的要求喷射量的燃料而选择多喷射处理和单喷射处理中的任一种,所述多喷射处理执行与进气门的开阀期间同步地喷射燃料的进气同步喷射和在比所述进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料的进气非同步喷射,所述单喷射处理通过所述进气非同步喷射来喷射所述要求喷射量的燃料,
所述操作处理通过操作所述气口喷射阀,来执行通过所述选择处理所选择的处理,
所述选择处理包括如下处理:在所述内燃机的冷却水的温度为水规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述冷却水的温度低于所述水规定温度的情况下,选择所述多喷射处理。
例14.作为执行上述各例1~13所述的各种处理的内燃机的控制方法而具体化。
一种内燃机的控制方法,其中,所述控制方法适用于在进气通路具备喷射燃料的气口喷射阀的内燃机,所述控制方法包括选择处理和操作处理,
所述选择处理为了喷射在一个燃烧循环内所要求的喷射量即要求喷射量的燃料而选择多喷射处理和单喷射处理中的任一种,所述多喷射处理执行与进气门的开阀期间同步地喷射燃料的进气同步喷射和在比所述进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料的进气非同步喷射,所述单喷射处理通过所述进气非同步喷射来喷射所述要求喷射量的燃料,
所述操作处理通过操作所述气口喷射阀,来执行通过所述选择处理所选择的处理,
所述选择处理为如下处理:在所述内燃机的进气系统的温度为规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述进气系统的温度低于所述规定温度的情况下,选择所述多喷射处理。
例15.作为存储有使处理装置执行上述各例1~例13所述的各种处理的程序的非暂时性计算机可读记录介质而具体化。
附图说明
图1为表示将本公开具体化的第一实施方式所涉及的控制装置及内燃机的图。
图2为表示在图1的内燃机中控制装置执行的处理的框图。
图3的(a)部分及(b)部分为表示图1的内燃机中的喷射模式的图。
图4为表示图1的内燃机中的喷射阀操作处理的步骤的流程图。
图5为表示图1的内燃机中的喷射阀操作处理的步骤的流程图。
图6为表示图1的内燃机中的喷射阀操作处理的步骤的流程图。
图7为表示将本公开具体化的第二实施方式所涉及的控制装置及内燃机的图。
图8的(a)部分及(b)部分为表示图7的内燃机中的喷射模式的图。
图9为表示在图7的内燃机中控制装置执行的处理的步骤的流程图。
图10A为表示图7的内燃机中的大气压与压力修正系数之间的关系的图。
图10B为表示图7的内燃机中的进气压力与压力修正系数之间的关系的图。
图11为表示图7的内燃机中的停止时间与停止时间修正系数之间的关系的图。
图12为表示在图7的内燃机中控制装置执行的处理的步骤的流程图。
图13为表示将本公开具体化的第三实施方式所涉及的控制装置执行的处理的步骤的流程图。
具体实施方式
以下,参照图1~图6对将本公开具体化的第一实施方式所涉及的内燃机的控制装置进行说明。
图1所示的内燃机10是生成车辆的推力的唯一的原动机。在内燃机10的进气通路12,从上游起依次设置有节气门14和气口喷射阀16。吸入到进气通路12中的空气和从气口喷射阀16喷射出的燃料随着进气门18的开阀,流入到由气缸20和活塞22划分出的燃烧室24中。在燃烧室24中,燃料与空气的混合气体通过点火装置26的火花放电而用于燃烧。并且,通过燃烧而生成的燃烧能量经由活塞22转换为曲轴28的旋转能量。用于燃烧的混合气体伴随排气门30的开阀,作为排气而排出到排气通路32。在排气通路32设置有催化剂34。
曲轴28的旋转动力经由正时链38传递到进气凸轮轴40和排气凸轮轴42。另外,在本实施方式中,正时链38的动力经由进气门正时调整装置44传递到进气凸轮轴40。进气门正时调整装置44是通过调整曲轴28与进气凸轮轴40之间的旋转相位差来调整进气门18的开阀正时的致动器。
控制装置50以内燃机10为控制对象,为了控制内燃机10的控制量(转矩、排气成分比率等),而操作上述节气门14、气口喷射阀16、点火装置26、进气门正时调整装置44等内燃机10的操作部。此时,控制装置50参照曲柄角传感器60的输出信号Scr、由空气流量计62检测出的进气量Ga、由空燃比传感器64检测出的空燃比Af、进气凸轮角传感器66的输出信号Sca、由水温传感器68检测出的内燃机10的冷却水的温度(水温THW)。另外,在图1中,记载了用于分别操作节气门14、气口喷射阀16、点火装置26、起动电动机36及进气门正时调整装置44的操作信号MS1~MS5。
控制装置50具备CPU52、ROM54及电源电路56,通过CPU52执行存储在ROM54中的程序,由此执行上述控制量的控制。电源电路56向控制装置50内的各个部位供给电力。
图2示出了控制装置50执行的处理的一部分。通过CPU52执行存储在ROM54中的程序来实现图2所示的处理。
进气相位差计算处理M10是基于曲柄角传感器60的输出信号Scr和进气凸轮角传感器66的输出信号Sca来计算进气相位差DIN的处理,所述进气相位差DIN是进气凸轮轴40的旋转角度相对于曲轴28的旋转角度的相位差。目标进气相位差计算处理M12是基于内燃机10的动作点,对目标进气相位差DIN*进行可变设定的处理。另外,在本实施方式中,通过转速NE和填充效率η来定义动作点。在此,CPU52基于曲柄角传感器60的输出信号Scr来计算转速NE,并基于转速NE和进气量Ga来计算填充效率η。另外,填充效率η是确定填充到燃烧室24内的新鲜空气量的参数。
进气相位差控制处理M14是为了操作进气门正时调整装置44以将进气相位差DIN控制为目标进气相位差DIN*,而向进气门正时调整装置44输出操作信号MS4的处理。
基本喷射量计算处理M20是基于填充效率η来计算基本喷射量Qb的处理。基本喷射量Qb是用于将燃烧室24内的混合气体的空燃比设为目标空燃比的燃料量的基值。详细而言,基本喷射量计算处理M20只要为例如在用百分率表现填充效率η的情况下,通过将填充效率η乘以用于将空燃比设为目标空燃比的填充效率η的每1%的燃料量QTH,来计算基本喷射量Qb即可。即,基本喷射量Qb是基于填充到燃烧室24内的新鲜空气量,为了将空燃比控制为目标空燃比而计算出的燃料量。顺便提及,目标空燃比只要是例如理论空燃比即可。
反馈处理M22是计算并输出基本喷射量Qb的修正比率δ加上“1”所得的反馈修正系数KAF的处理。基本喷射量Qb的修正比率δ是作为用于将空燃比Af反馈控制为目标值Af*的操作量的反馈操作量。详细而言,反馈处理M22将比例要素及微分要素的各输出值与积分要素的输出值之和作为修正比率δ,所述比例要素及微分要素将空燃比Af与目标值Af*之差作为输入,所述积分要素保持并输出同空燃比Af与目标值Af*之差相对应的值的累计值。
低温修正处理M24是在水温THW小于规定温度Tth(例如60℃)的情况下,将低温增量系数Kw算出为比“1”大的值,以增加基本喷射量Qb的处理。具体而言,在水温THW低的情况下,与水温THW高的情况相比,低温增量系数Kw被算出为更大的值。另外,在水温THW为规定温度Tth以上的情况下,低温增量系数Kw被设为“1”,将基于低温增量系数Kw的基本喷射量Qb的修正量设为零。
喷射阀操作处理M30是向气口喷射阀16输出操作信号MS2,以基于基本喷射量Qb、反馈修正系数KAF和低温增量系数Kw来操作气口喷射阀16的处理。详细而言,喷射阀操作处理M30是使从气口喷射阀16喷射要求喷射量Qd的处理,所述要求喷射量Qd是要求从气口喷射阀16在一个燃烧循环内向一个气缸进行供给的燃料量。在此,要求喷射量Qd为“KAF·Kw·Qb”。
在本实施方式中,作为燃料喷射处理,具有图3的(a)部分例示的处理和图3的(b)部分例示的处理这两种处理。
图3的(a)部分是执行“进气同步喷射”和“进气非同步喷射”这两个燃料喷射的多喷射处理,“进气同步喷射”与进气门18的开阀期间同步地喷射燃料,“进气非同步喷射”在比进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料。具体而言,“进气同步喷射”是以使从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间落入进气门18的开阀期间的方式喷射燃料的喷射。在此,所谓“进气门18的开阀前的位置”,是进气口的下游端,换言之,是进入燃烧室24的进气口的入口部分。在此,“到达的期间”的起点是从气口喷射阀16喷射出的燃料中的在最早的定时喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的定时,“到达的期间”的终点是从气口喷射阀16喷射出的燃料中的在最迟的定时喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的定时。另一方面,“进气非同步喷射”是以使从气口喷射阀16喷射出的燃料在进气门18开阀之前到达进气门18的方式喷射燃料的喷射。换言之,“进气非同步喷射”是从气口喷射阀16喷射出的燃料在进气通路12内滞留直到进气门18开阀为止,并且在进气门18开阀之后流入到燃烧室24内的喷射。此外,在本实施方式中,“进气非同步喷射”设为以使从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间落入进气门18的闭阀期间的方式喷射燃料的喷射。
图3的(b)部分是仅执行进气非同步喷射的单喷射处理。
在本实施方式中,多喷射处理以减少排气中的颗粒状物质(PM)的数量(PN)为目的而执行。即,在进气通路12、进气门18等内燃机10的进气系统的温度一定程度上较低的情况下,如果在填充效率η一定程度上较大的区域中执行单喷射处理,则PN具有增加的倾向。其理由可以认为是,在填充效率η大的情况下,与填充效率η小的情况相比,要求喷射量Qd成为更大的值,结果,附着于进气系统的燃料量变多。详细而言,可推测为:在附着于进气系统的燃料量变得一定程度上较多的情况下,因所附着的燃料的剪切,所附着的燃料的一部分以液滴的状态流入到燃烧室24中。因此,在本实施方式中,通过利用进气同步喷射来喷射要求喷射量Qd的一部分,从而即使在要求喷射量Qd多的情况下,尽管要求喷射量Qd多,也会减少附着于进气系统的燃料量,进而实现PN的减少。
图4示出了喷射阀操作处理M30的处理的步骤。通过CPU52例如以规定周期反复执行存储在ROM54中的程序来实现图4所示的处理。另外,在以下,通过在开头赋予“S”的数字来表示各处理的步骤编号。
在图4所示的一系列的处理中,CPU52首先判定在起动电动机36起动后,是否处于规定期间内(S10)。在此,所谓“规定期间”,是不能高精度地掌握填充到燃烧室24内的空气量,从而不能高精度地计算出基本喷射量Qb的期间。CPU52在判定为在起动电动机36起动后处于规定期间内的情况下(S10:是),判定是否存在多喷射处理的要求(S12)。然后,CPU52在判定为存在多喷射处理的要求的情况下(S12:是),基于水温THW、起动机接通后的喷射次数及内燃机10的停止时间Tstp,来计算进气非同步喷射的喷射量即非同步喷射量Qns(S14)。内燃机10的停止时间Tstp是从内燃机10上次停止到本次起动为止的经过时间。在此,CPU52在水温THW低的情况下,与水温THW高的情况相比,将非同步喷射量Qns算出为更大的值。另外,CPU52在停止时间Tstp长的情况下,与停止时间Tstp短的情况相比,将非同步喷射量Qns算出为更大的值。
接着,CPU52基于水温THW来计算进气同步喷射的喷射量即同步喷射量Qs(S16)。在此,CPU52在水温THW低的情况下,与水温THW高的情况相比,将同步喷射量Qs算出为更大的值。
上述非同步喷射量Qns与同步喷射量Qs之和是一个燃烧循环所要求的喷射量即要求喷射量Qd。即,S14、S16的处理可以视为将要求喷射量Qd的燃料分割为非同步喷射量Qns和同步喷射量Qs的处理。
接下来,CPU52基于水温THW、转速NE和进气相位差DIN来计算进气同步喷射的喷射开始时机Is(S18)。这是在将水温THW、转速NE和进气相位差DIN作为输入变量,将喷射开始时机Is作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对喷射开始时机Is进行映射运算的处理。在此,所谓“映射数据”,是输入变量的离散值和与输入变量的值分别对应的输出变量的值的组数据。另外,“映射运算”例如只要为如下处理即可,即:在输入变量的值与映射数据的输入变量的值中的任一个一致的情况下,将对应的映射数据的输出变量的值作为运算结果,另一方面,在输入变量的值与映射数据的输入变量的值中的任一个均不一致的情况下,将通过映射数据中所含的多个输出变量的值的插补所得到的值作为运算结果。
接下来,CPU52计算进气非同步喷射的喷射开始时机Ins(S20)。在此,CPU52将进气非同步喷射的喷射开始时机Ins算出为:进气非同步喷射的喷射结束时机与进气同步喷射的喷射开始时机Is之间的时间间隔为规定时间以上。在此,“规定时间”是由气口喷射阀16的结构所决定的,是用于避免在时间序列上相邻的两个燃料喷射中的提前角侧的喷射结束前,延迟角侧的喷射开始的时间。然后,CPU52通过向气口喷射阀16输出操作信号MS2来操作气口喷射阀16,以在喷射开始时机Ins喷射非同步喷射量Qns的燃料,接着通过向气口喷射阀16输出操作信号MS2来操作气口喷射阀16,以在喷射开始时机Is喷射同步喷射量Qs的燃料(S22)。
另一方面,CPU52在判定为没有多喷射处理的执行要求的情况下(S12:否),基于水温THW、起动机接通后的喷射次数及停止时间Tstp,来计算一个燃烧循环所要求的喷射量即要求喷射量Qd(S24)。接着,CPU52设定喷射开始时机Isin(S26)。然后,CPU52通过向气口喷射阀16输出操作信号MS2来操作气口喷射阀16,以在喷射开始时机Isin喷射要求喷射量Qd的燃料(S22)。
另外,CPU52在S22的处理完成的情况下或者在S10的处理中作出否定判定的情况下,暂且结束图4所示的一系列的处理。
图5示出了喷射阀操作处理M30的处理的步骤。通过CPU52例如以规定周期反复执行存储在ROM54中的程序来实现图5所示的处理。
在图5所示的一系列的处理中,CPU52首先判定在起动电动机36处于接通状态后,是否经过了规定期间(S30)。然后,CPU52在判定为在起动电动机36处于接通状态后经过了规定期间的情况下(S30:是),判定是否存在多喷射要求(S32)。然后,CPU52在判定为存在多喷射要求的情况下(S32:是),计算同步喷射比例Ks(S34),该同步喷射比例Ks是同步喷射量Qs占基本喷射量Qb的比例。在此,CPU52根据转速NE、填充效率η、水温THW和进气相位差DIN来计算同步喷射比例Ks。详细而言,在将转速NE、填充效率η、水温THW和进气相位差DIN作为输入变量,将同步喷射比例Ks作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对同步喷射比例Ks进行映射运算。
接着,CPU52将非同步喷射比率Kns作为非同步喷射量Qns相对于要求喷射量Qd的比例而计算出(S36)。具体而言,CPU52通过从“1”中减去“Ks/(KAF·Kw)”而计算出非同步喷射比例Kns。接着,CPU52将基本喷射量Qb与同步喷射比例Ks相乘所得的值代入到同步喷射量Qs中(S38)。接着,CPU52将要求喷射量Qd与非同步喷射比例Kns相乘所得的值代入到非同步喷射量Qns中(S40)。
因此,非同步喷射量Qns成为以下的值。
Kns·KAF·Kw·Qb=KAF·Kw·Qb-Ks·Qb
因此,非同步喷射量Qns与同步喷射量Qs之和为“KAF·Kw·Qb”,其与要求喷射量Qd相等。即,通过S34~S40的处理,要求喷射量Qd的燃料被分割为非同步喷射量Qns和同步喷射量Qs。顺带提及,同步喷射量Qs不受反馈修正系数KAF和低温增量系数Kw的影响,成为“Ks·Qb”。这意味着,在将基本喷射量Qb分割为同步喷射量Qs和“(1-Ks)·Qb”之后,修正“(1-Ks)·Qb”所得的值成为非同步喷射量Qns。如此,将同步喷射量Qs固定的理由是,使同步喷射量Qs变化的情况下的排气成分比率的变化比使非同步喷射量Qns变化的情况下的排气成分比率的变化更显著。
接着,CPU52基于转速NE、填充效率η、水温THW和进气相位差DIN来计算图3的(a)部分所示的到达结束时机AEs,该到达结束时机AEs是从气口喷射阀16喷射出的燃料中的在最迟的定时喷射出的燃料到达进气门18的闭阀期间内的位置(进气口的下游端,换言之,是进入燃烧室24的入口部分)的定时的目标值。然后,CPU52基于到达结束时机AEs、同步喷射量Qs和转速NE来计算进气同步喷射的喷射开始时机Is(S44)。在此,CPU52在同步喷射量Qs大的情况下,与同步喷射量Qs小的情况相比,将喷射开始时机Is算出为更靠提前角侧的值。另外,CPU52在转速NE大的情况下,与转速NE小的情况相比,将喷射开始时机Is设为更靠提前角侧的值。详细而言,CPU52将相对于到达结束时机AEs提前了如下值的定时设为喷射开始时机Is,所述值是将根据同步喷射量Qs所确定的气口喷射阀16的喷射期间与从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的闭阀时的位置为止的飞行时间等相加所得的值。
接着,CPU52基于喷射开始时机Is来计算非同步喷射的喷射开始时机Ins(S46)。在此,使进气非同步喷射的喷射结束时机与喷射开始时机Is之间的时间间隔成为上述规定时间以上。
通过上述处理,进气同步喷射的喷射开始时机Is与进气非同步喷射的喷射开始时机Ins被独立地设定。其理由在于,进气同步喷射的上述到达结束时机AEs特别容易影响排气中的PN、HC。
然后,CPU52通过向气口喷射阀16输出操作信号MS2来操作气口喷射阀16,以在喷射开始时机Ins喷射非同步喷射量Qns的燃料,接着在喷射开始时机Is喷射同步喷射量Qs的燃料(S48)。
另一方面,CPU52在判定为没有多喷射处理的要求的情况下(S32:否),将“KAF·Kw·Qb”代入到要求喷射量Qd中(S51)。接着,CPU52计算单喷射的喷射开始时机Isin(S53)。详细而言,如图3的(b)部分所示,CPU52将相对于进气门18的开阀时机(跨越图3的(a)部分和(b)部分而延伸的虚线)提前了规定量Δ1的定时设为到达结束时机AEns。接着,CPU52将相对于到达结束时机AEns提前了如下值的定时设为单喷射的喷射开始时机Isin,所述值是将根据要求喷射量所确定的气口喷射阀16的喷射期间与从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的闭阀时的位置为止的飞行时间等相加所得的值。返回图5,CPU52通过向气口喷射阀16输出操作信号MS2来操作气口喷射阀16,以在喷射开始时机Isin喷射要求喷射量Qd的燃料(S48)。
另外,CPU52在S48的处理完成的情况下或者在S30中作出否定判定的情况下,暂且结束图5所示的一系列的处理。
图6示出了喷射阀操作处理M30中的特别是与多喷射处理的执行要求的判定有关的处理的步骤。通过CPU52例如以规定周期反复执行存储在ROM54中的程序来实现图6所示的处理。
在图6所示的一系列的处理中,判定与点火开关的接通断开相对应的IG信号是否处于从断开状态切换到接通状态时(S50)。CPU52在判定为IG信号处于从断开状态切换到接通状态时(S50:是),将当前时间点的水温THW代入到初始水温THW0中(S52)。CPU52在S52的处理完成的情况下或者在S50的处理中作出否定判定的情况下,判定在起动后是否能够计算出进气量Ga(S54)。该处理是判定在将起动电动机36起动后,是否经过了不能高精度地掌握填充到燃烧室24内的空气量的上述规定期间。
CPU52在判定为能够计算出进气量Ga的情况下(S54:是),判定是否为内燃机10的再起动时(S56)。在此,所谓“再起动时”,是指在IG信号处于接通状态时,通过进行内燃机10的自动停止处理(怠速停止控制)而使内燃机10停止后,进行了内燃机10的自动起动处理时的含义。CPU52在判定为是内燃机10的再起动时的情况下(S56:是),将当前时间点的水温THW代入到再起动时水温THW1中(S58)。
接着,CPU52将停止时间Tstp作为从内燃机10的自动停止时到当前为止的经过时间而取得(S60)。
CPU52在S60的处理完成的情况下或者在S56的处理中作出否定判定的情况下,更新总累计空气量InG0,该总累计空气量InG0是起动电动机36起动之后的进气量的累计值(S62)。在此,只要通过将进气量Ga与上次的S62的处理中的总累计空气量InG0的值相加所得的值,来更新总累计空气量InG0即可。另外,总累计空气量InG0的初始值设为“0”。另外,在处于再起动后的情况下,CPU52更新再起动后累计空气量InG1,该再起动后累计空气量InG1是从再起动时起的进气量Ga的累计值。另外,再起动后累计空气量InG1的初始值为“0”,再起动后累计空气量InG1在每次再起动时都被初始化。
CPU52在S62的处理完成的情况下或者在S54的处理中作出否定判定的情况下,转移到S64的处理。CPU52在S64的处理中,判定总累计空气量InG0为判定值Inth0以上的条件(i)、再起动后累计空气量InG1为判定值Inth1以上的条件(ii)和当前时间点的水温THW为规定温度Tth以上的条件(iii)的逻辑积是否为真。该处理是判定由进气通路12、进气门18等构成的内燃机10的进气系统的温度是否为规定温度以上的处理。在此,“规定温度”被设定为即使执行单喷射处理,PN也落入容许范围内的值。另外,“规定温度Tth”优选设定为规定温度以上。
在此,CPU52在初始水温THW0低的情况下,与初始水温THW0高的情况相比,将判定值Inth0算出为更大的值。这例如只要通过在将初始水温THW0作为输入变量,将判定值Inth0作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对判定值Inth0进行映射运算来实现即可。另外,CPU52在再起动时水温THW1高的情况下,与再起动时水温THW1低的情况相比,将判定值Inth1算出为更大的值。另外,CPU52在停止时间Tstp长的情况下,与停止时间Tstp短的情况相比,将判定值Inth1算出为更大的值。这例如只要通过在将再起动时水温THW1和停止时间Tstp作为输入变量,将判定值Inth1作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对判定值Inth1进行映射运算来实现即可。另外,CPU52在不是内燃机10再起动后的情况下,将判定值Inth1设为零。因此,在不是再起动时的情况下,上述条件(ii)自动成立。
CPU52在判定为条件(i)~(iii)的逻辑积为真的情况下(S64:是),选择单喷射处理(S66)。与此相对,CPU52在判定为条件(i)~(iii)的逻辑积为假的情况下(S64:否),判定水温THW是否为比上述规定温度Tth低的低阈值TL以上(S68)。在此,“低阈值TL”是用于判定是否由于水温THW低而使要求喷射量Qd变得过大,导致无法使进气非同步喷射的喷射结束时机与进气同步喷射的喷射开始时机Is之间的时间间隔成为上述规定时间以上的阈值。CPU52在S68的处理中作出否定判定的情况下,视为难以执行多喷射处理,而转移到S66的处理。另一方面,CPU52在判定为水温THW为低阈值TL以上的情况下(S68:是),选择多喷射处理(S70)。在该情况下,存在多喷射要求。
另外,CPU52在S66、S70的处理完成的情况下,暂且结束图6所示的一系列的处理。
在此,对本实施方式的作用和效果进行说明。
CPU52在IG信号从断开状态切换到接通状态时,将此时的水温THW存储为“初始水温THW0”。另外,CPU52在产生自动停止处理后的自动起动处理的执行要求的情况下,将此时的水温THW存储为“再起动时水温THW1”。CPU52在将起动电动机36起动之后,开始燃料喷射。在此,在起动电动机36起动后的规定期间内,根据水温THW来确定要求喷射量Qd。在此,判定值Inth0在初始水温THW0为比规定温度Tth高的高阈值以上的情况下,设定为零。另外,在再起动时水温THW1为高阈值以上的情况下,判定值Inth1被设定为零。因此,在起动电动机36起动时的水温THW为高阈值以上的情况下,CPU52执行单喷射处理,在水温THW低于高阈值的情况下,CPU52执行多喷射处理。
之后,在起动电动机36起动后经过规定期间时,CPU52在水温THW为规定温度Tth以上,并且总累计空气量InG0、再起动后累计空气量InG1分别为判定值Inth0、Inth1以上的情况下,从减少PN的观点出发,视为无需执行多喷射处理,而执行单喷射处理。在此,即使水温THW为规定温度Tth以上,也存在总累计空气量InG0小于判定值Inth0,或者再起动后累计空气量InG1小于判定值Inth1的情况。在这种情况下,进气门18的温度有可能低于规定温度。其理由在于,由于进气门18直接接收燃烧室24内的热,从而进气门18的温度很大程度上取决于在燃烧室24内产生的热量,所以根据水温THW,进气门18的温度不能唯一地确定。因此,在总累计空气量InG0小于判定值Inth0或者再起动后累计空气量InG1小于判定值Inth1的情况下,有可能成为尽管水温THW高,但进气门18的温度尚未足够高的情况。在此,若将水温THW的判定值即规定温度Tth设定为如使进气门18等的温度成为规定温度以上这样的值,则也能够不设置上述条件(i)及条件(ii)。但是,在该情况下,必须将规定温度Tth设定为过大的值。即,在即使转移到单喷射处理也能够使PN处于容许范围内时,也会产生执行多喷射处理的情况。
与此相对,在本实施方式中,设置了上述条件(i)和条件(ii)。因此,与例如仅根据上述条件(iii)判定是否有存在多喷射处理的执行要求的情况相比,在本实施方式中,能够将规定温度Tth设定为更小的值。因此,在能够使PN处于容许范围内时,能够尽可能地执行单喷射处理。因此,能够抑制气口喷射阀16的驱动次数的增加,从而能够抑制气口喷射阀16的耐久力的降低。另外,根据单喷射处理,与多喷射处理相比,能够促进燃料的雾化,并且能够抑制HC的产生。
<对应关系>
上述实施方式中的事项与上述“发明内容”一栏中记载的事项之间的对应关系如下所述。以下,针对“发明内容”一栏中记载的“例”的每个编号,表示对应关系。
[1]“多喷射处理”对应于图3的(a)部分所示的处理,“单喷射处理”对应于图3的(b)部分所示的处理。
“选择处理”对应于图6的处理,“操作处理”对应于S22、S48的处理。
[2]“判定处理”对应于S64的处理,“要求喷射量计算处理”对应于基本喷射量计算处理M20、反馈处理M22及低温修正处理M24。即,由于要求喷射量Qd为“Qb·KAF·Kw”,所以通过上述各处理分别计算出基本喷射量Qb、反馈修正系数KAF、低温增量系数Kw,可视为计算出要求喷射量Qd。
[3]“第一判定值可变处理”对应于在S64的处理中,根据水温来设定判定值Inth0、判定值Inth1的情况。
[4]“第二判定值可变处理”对应于在S64的处理中,根据停止时间Tstp来设定判定值Inth1的情况。
[5]“判定处理”对应于S64的处理。
<其他实施方式>
另外,本实施方式可以以如下方式变更而实施。本实施方式和以下的变更例可以在技术上不矛盾的范围内相互组合来实施。
·“关于要求喷射量”
(a)起动机接通后的规定期间内
在上述实施方式中,基于水温THW、喷射次数及停止时间Tstp来计算要求喷射量Qd,但并不限于此。例如,也可以仅基于上述3个参数中的水温THW来计算要求喷射量Qd,或仅基于水温THW和喷射次数来计算要求喷射量Qd,或仅基于水温THW和停止时间Tstp来计算要求喷射量Qd。
(b)起动机接通后经过规定期间后
也可以将要求喷射量Qd设为除了根据低温增量系数Kw、反馈修正系数KAF以外,还根据学习值LAF来对基本喷射量Qb进行修正所得的喷射量。顺带提及,“学习值LAF的计算处理”是将反馈修正系数KAF作为输入,更新学习值LAF,以使反馈修正系数KAF对基本喷射量Qb的修正比率变小的处理。另外,学习值LAF优选存储在电可重写非易失性存储器中。
另外,例如也可以通过基于扰动燃料的比例的前馈控制,在扰动燃料的比例大的情况下,与扰动燃料的比例小的情况相比,以使要求喷射量Qd变小的方式计算出要求喷射量Qd。所谓“扰动燃料的比例”,是在一个燃烧循环中从气口喷射阀16喷射的燃料以外的燃料(扰动燃料)相对于在一个燃烧循环中流入到燃烧室24内的燃料量的比例。在此,作为“扰动燃料”,例如在内燃机具备:捕集来自对从气口喷射阀16喷射的燃料进行贮存的燃料罐的燃料蒸气的罐(canister);以及调整罐内的流体向进气通路12的流入量的调整装置的情况下,存在从罐流入到进气通路12中的燃料蒸气。另外,例如,在具备使曲轴箱内的燃料蒸气返回到进气通路12的系统的情况下,存在从曲轴箱进入到进气通路12中的燃料蒸气。
“关于多喷射处理中的进气非同步喷射”
在上述实施方式中,将进气非同步喷射处理为以使从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间落入进气门18的闭阀期间的方式喷射燃料的喷射,但并不限于此。例如,在转速NE高且非同步喷射量Qns过多的情况下,从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间的一部分也可以与进气门18的开阀期间重叠。
·“关于进气同步喷射”
(a)起动机接通后的规定期间内
在上述实施方式中,基于水温THW、转速NE和进气相位差DIN来设定喷射开始时机Is,但并不限于此。例如,也可以仅基于上述3个参数中的其中一个来设定喷射开始时机Is,或者仅基于其中两个来设定喷射开始时机Is。
(b)起动机接通后经过规定期间后
在上述实施方式中,基于转速NE、填充效率η、水温THW和进气相位差DIN设定到达结束时机AEs,但是本发明不限于此。例如,也可以基于转速NE、填充效率η、水温THW和进气相位差DIN来直接设定喷射开始时机Is。另外,作为表示填充到燃烧室24内的新鲜空气量的参数,即表示负荷的参数,也可以代替填充效率η,而使用例如基本喷射量Qb。此外,也可以仅基于转速NE、负荷、水温THW和进气相位差DIN这4个参数中的3个参数对到达结束时机AEs、喷射开始时机Is进行可变设定,或者仅基于两个参数对到达结束时机AEs、喷射开始时机Is进行可变设定,或者仅基于一个参数对到达结束时机AEs、喷射开始时机Is进行可变设定。
·“关于单喷射处理”
在上述实施方式中,将单喷射处理处理为以使从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间落入进气门18的闭阀期间的方式喷射燃料的处理,但并不限于此。例如,在要求喷射量Qd大的情况下,从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间的一部分也可以与进气门18的闭阀期间重叠。
·“关于判定处理”
在上述实施方式中,在上述条件(i)、条件(ii)和条件(iii)的逻辑积为真的情况下,判定为进气系统的温度为规定温度以上,但并不限定于此。例如,也可以在其他条件(iv)和条件(iii)的逻辑积为真的情况下,判定为进气系统的温度为规定温度以上。在此,条件(iv)是如下条件:对于上述条件(ii)中的再起动后累计空气量InG1,无论是否为再起动,均设为从最近的起动起的进气量Ga的累计值,并基于最近的起动时的水温THW和从最近的停止到最近的起动为止的经过时间对判定值Inth1进行可变设定。另外,例如也可以在条件(iv)成立的情况下,判定为进气系统的温度为规定温度以上。
在上述实施方式中,在作为生成车辆的推力的原动机,仅具备内燃机的车辆中,以执行怠速停止控制为前提,但并不限于此。例如,也可以是作为生成车辆的推力的原动机,除了内燃机之外,还具备旋转电机的所谓混合动力车辆。在该情况下,可以在条件(iv)和条件(iii)的逻辑积为真的情况下,判定为进气系统的温度为规定温度以上。当然,也可以在上述条件(i)、条件(ii)和条件(iii)的逻辑积为真的情况下,判定为进气系统的温度为规定温度以上。其中,在此,条件(i)是如下条件:将使车辆能够行驶的信号从关闭切换为开启之后的进气量Ga的累计值设为总累计空气量InG0。另外,条件(ii)是如下条件:将自能够行驶的信号从关闭切换为开启后的第二次以后的起动时起的进气量Ga的累计值设为再起动后累计空气量InG1。
另外,例如,如果不执行怠速停止控制,则也可以在上述条件(i)和条件(iii)的逻辑积为真的情况下,判定为进气系统的温度为规定温度以上。作为进一步的变更例,也可以在条件(i)成立的情况下,判定为进气系统的温度为规定温度以上,另外,例如也可以在条件(iii)成立的情况下,判定为进气系统的温度为规定温度以上。
例如,在能够取得酒精浓度,如对燃料中的酒精浓度进行检测的酒精浓度传感器的检测值等的情况下,也可以根据酒精浓度对判定值Inth0、判定值Inth1进行可变设定。在该情况下,在酒精浓度高的情况下,与酒精浓度低的情况相比,将判定值Inth0、判定值Inth1设定为更大的值。
·“关于选择处理”
作为选择多喷射处理的条件,不限于上述实施方式中所例示的条件。例如,也可以设置下述的条件(v)、条件(vi)。
条件(v):是填充效率η为规定值以上的条件。该条件是如下条件:在进行单喷射处理时,由于附着于进气通路12的燃料量变得过大,从而PN有可能变得显著。其中,该条件是起动机接通后经过规定期间后的条件。
条件(vi):是转速NE为规定速度NEth以下的条件。该条件是如下条件:能够确保进气非同步喷射的结束定时与进气同步喷射的喷射开始时机Is之间的时间间隔为上述规定时间以上。另外,该条件是如下条件:由于多喷射处理与单喷射处理相比,运算负荷更大,因此抑制因控制装置50的运算负荷的增大而导致发热量变得过大的情况。
·“关于要求喷射量的分割方法”
(a)起动机接通后的规定期间内
在上述实施方式中,由于通过S14的处理计算出的非同步喷射量Qns与通过S16的处理计算出的同步喷射量Qs之和成为要求喷射量Qd,所以可视为通过S14、S16的处理,执行了将要求喷射量Qd分割为同步喷射量Qs和非同步喷射量Qns的处理。在此,例如也可以代替S16的处理,而根据水温THW以及喷射次数和停止时间Tstp来计算同步喷射量Qs。
(b)起动机接通后经过规定期间后
在上述实施方式中,基于转速NE、填充效率η、水温THW和进气相位差DIN,对表示基本喷射量Qb中的同步喷射量Qs所占的比例的同步喷射比例Ks进行可变设定,但并不限于此。例如,作为表示填充到燃烧室24内的新鲜空气量的参数即负荷参数,也可以代替填充效率η,而使用要求喷射量Qd。此外,也可以仅基于负荷参数、转速NE、水温THW和进气相位差DIN这4个参数中的3个参数对同步喷射比例Ks进行可变设定,或者仅基于两个参数对同步喷射比例Ks进行可变设定,或者仅基于一个参数对同步喷射比例Ks进行可变设定。另外,此时,优选尽量使用负荷参数和水温THW中的至少一个对同步喷射比例Ks进行可变设定。另外,除了上述4个参数以外,例如也可以使用进气压力、进气的流速。其中,根据上述4个参数,能够掌握进气压力、进气的流速。
另外,确定同步喷射比例Ks本身并不是必须的。例如,在上述实施方式及其变更例中,也可以基于确定同步喷射比例Ks的参数来计算同步喷射量Qs。在该情况下,只要将非同步喷射量Qns设为“Qb·KAF·Kw-Qs”即可。
作为同步喷射量Qs,例如也可以将使用同步喷射比例Ks对通过反馈修正系数KAF修正基本喷射量Qb而得到的值“KAF·Qb”进行分割所得的值作为同步喷射量Qs。在该情况下,同步喷射量Qs成为“Ks·KAF·Qb”。
·“关于进气门的特性可变装置”
作为变更进气门18的特性的特性可变装置,不限于进气门正时调整装置44。例如,也可以是变更进气门18的升程量的装置。在该情况下,表示进气门18的气门特性的参数为升程量等而不是进气相位差DIN,因此,在上述实施方式及其变更例中,只要代替进气相位差DIN而使用升程量等即可。
·“关于控制装置”
控制装置并不限于具备CPU52和ROM54而执行软件处理的装置。例如,在上述实施方式中,也可以具备对被实施软件处理的至少一部分进行硬件处理的专用硬件电路(例如,ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit:专用集成电路)等)。即,控制装置只要是以下的(a)~(c)中的任一结构即可。(a)具备:按照程序执行所有上述处理的处理装置;以及存储程序的ROM等程序存储装置(包括非暂时性计算机可读记录介质)。(b)具备:按照程序执行上述处理的一部分的处理装置;以及执行剩余的处理的专用硬件电路。(c)具备执行所有上述处理的专用硬件电路。在此,具备处理装置及程序存储装置的软件处理电路、专用硬件电路也可以是多个。即,上述处理只要由具备一个或多个软件处理电路和一个或多个专用硬件电路中的至少一方的处理电路来执行即可。
·“其他”
内燃机10不是必须具备变更进气门18的特性的特性可变装置。内燃机10不是必须具备节气门14。
<第二实施方式>
以下,参照图7~图12对内燃机的控制装置所涉及的第二实施方式进行说明。
在图7所示的内燃机10的进气通路12,从上游起依次设置有节气门14和气口喷射阀16。吸入到进气通路12中的空气和从气口喷射阀16喷射出的燃料随着进气门18的开阀,流入到由气缸20和活塞22划分出的燃烧室24中。在燃烧室24中,燃料与空气的混合气体通过点火装置26的火花放电而用于燃烧。并且,通过燃烧而生成的燃烧能量经由活塞22转换为曲轴28的旋转能量。用于燃烧的混合气体伴随排气门30的开阀,作为排气而排出到排气通路32。在排气通路32设置有催化剂34。
曲轴28的旋转动力经由正时链38传递到进气凸轮轴40和排气凸轮轴42。另外,在本实施方式中,正时链38的动力经由进气门正时调整装置44传递到进气凸轮轴40。进气门正时调整装置44是通过调整曲轴28与进气凸轮轴40之间的旋转相位差来调整进气门18的开阀正时的致动器。
另外,在曲轴28机械连结有与内燃机10共同生成车辆的推力的电动发电机136。即,本实施方式所涉及的车辆是将内燃机10和电动发电机136作为车辆的推力生成装置的混合动力车辆。
控制装置50以内燃机10为控制对象,为了控制内燃机10的控制量(转矩、排气成分比率等),而操作上述节气门14、气口喷射阀16、点火装置26、进气门正时调整装置44等内燃机10的操作部。此时,控制装置50参照曲柄角传感器60的输出信号Scr、由空气流量计62检测出的进气量Ga、由进气压力传感器70检测出的进气通路12内的压力当中的节气门14的下游的压力(进气压力Pin)。另外,控制装置50参照由空燃比传感器64检测出的空燃比Af、进气凸轮角传感器66的输出信号Sca、由水温传感器68检测出的内燃机10的冷却水的温度(水温THW)、由大气压传感器72检测出的大气压Pa。
另外,控制装置50以电动发电机136为控制对象,控制电动发电机136的控制量(转矩、转速等)。另外,在图7中,记载了用于分别操作节气门14、气口喷射阀16、点火装置26、电动发电机136及进气门正时调整装置44的操作信号MS1~MS3、MS14和MS5。
控制装置50具备CPU52、ROM54及电源电路56,通过CPU52执行存储在ROM54中的程序,由此执行上述控制量的控制。电源电路56向控制装置50内的各个部位供给电力。
在本实施方式中,作为燃料喷射处理,具有图8的(a)部分例示的处理和图8的(b)部分例示的处理这两种处理。
图8的(a)部分是执行“进气同步喷射”和“进气非同步喷射”这两个燃料喷射的多喷射处理,“进气同步喷射”与进气门18的开阀期间同步地喷射燃料,“进气非同步喷射”在比进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料。具体而言,进气同步喷射是以使从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置(进气口的下游端,换言之,进入燃烧室24的入口部分)的期间落入进气门18的开阀期间的方式喷射燃料的喷射。在此,“到达的期间”的起点是从气口喷射阀16喷射出的燃料中的在最早的定时喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的定时,“到达的期间”的终点是从气口喷射阀16喷射出的燃料中的在最迟的定时喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的定时。与此相对,“进气非同步喷射”是以使从气口喷射阀16喷射出的燃料在进气门18开阀之前到达进气门18的方式喷射燃料的喷射。换言之,进气非同步喷射是从气口喷射阀16喷射出的燃料在进气通路12内滞留直到进气门18开阀为止,并且在进气门18开阀之后流入到燃烧室24内的喷射。此外,在本实施方式中,“进气非同步喷射”设为以使从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间落入进气门18的闭阀期间的方式喷射燃料的喷射。
图8的(b)部分是仅执行进气非同步喷射的单喷射处理。
在本实施方式中,多喷射处理以减少排气中的颗粒状物质(PM)的数量(PN)为目的而执行。即,在进气通路12、进气门18等内燃机10的进气系统的温度一定程度上较低的情况下,如果执行单喷射处理,则PN具有增加的倾向。作为其理由,可以认为是:在进气系统的温度低的情况下,在一个燃烧循环中应该从气口喷射阀16喷射的燃料量即要求喷射量成为较大的值,结果,附着于进气系统的燃料量变多。详细而言,可推测为:在附着于进气系统的燃料量变得一定程度上较多的情况下,因所附着的燃料的剪切,所附着的燃料的一部分以液滴的状态流入到燃烧室24中。因此,在本实施方式中,即使在要求喷射量多的情况下,通过进气同步喷射来喷射要求喷射量的一部分,从而尽管要求喷射量多,也会减少附着于进气系统的燃料量,进而实现PN的减少。
图9示出了本实施方式所涉及的内燃机10起动时的处理的步骤。通过CPU52例如以规定周期反复执行存储在ROM54中的程序来实现图9所示的处理。另外,在以下,通过在开头赋予“S”的数字来表示各处理的步骤编号。
在图9所示的一系列的处理中,CPU52首先判定是否处于起动开始后的规定期间内(S110)。在此,所谓“规定期间”,是根据由空气流量计62检测出的进气量Ga,不能高精度地掌握填充到燃烧室24内的空气量,结果,不能基于进气量Ga高精度地计算出要求喷射量的期间。CPU52在判定为处于起动开始后的规定期间内的情况下(S110:是),判定是否存在多喷射处理的要求(S112)。然后,CPU52在判定为存在多喷射处理的要求的情况下(S112:是),基于水温THW和起动开始后的喷射次数,来计算进气非同步喷射的喷射量的基值即非同步基本喷射量Qnsb(S114)。在此,CPU52在水温THW低的情况下,与水温THW高的情况相比,将非同步基本喷射量Qnsb算出为更大的值。该处理可以通过在将水温THW和喷射次数作为输入变量,将非同步基本喷射量Qnsb作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对非同步基本喷射量Qnsb进行映射运算来实现。在此,所谓“映射数据”,是输入变量的离散值和与输入变量的值分别对应的输出变量的值的组数据。另外,“映射运算”例如只要为如下处理即可,即:在输入变量的值与映射数据的输入变量的值中的任一个一致的情况下,将对应的映射数据的输出变量的值作为运算结果,另一方面,在输入变量的值与映射数据的输入变量的值中的任一个均不一致的情况下,将通过映射数据中所含的多个输出变量的值的插补所得到的值作为运算结果。
接着,CPU52判定是否为内燃机10的再起动时(S116)。在此,所谓“内燃机10的再起动时”,是从车辆的起动开关处于接通状态起到处于断开状态为止的期间中的内燃机10的第二次以后的起动时。另外,“车辆的起动开关”是用于通过用户释放制动器且操作加速器,从而成为车辆能够行驶的状态的开关。CPU52在判定为不是内燃机10的再起动时的情况下(S116:否),根据大气压Pa来计算非同步基本喷射量Qnsb的修正系数即压力修正系数Ka(S118)。详细而言,如图10A所示,在大气压Pa高的情况下,与大气压Pa低的情况相比,将压力修正系数Ka算出为更大的值。其理由在于:在大气压Pa高的情况下,与大气压Pa低的情况相比,起动时的进气通路12内的压力变高,因此填充到燃烧室24内的空气量变多。即,在由于大气压Pa高,填充到燃烧室24内的空气量多的情况下,与空气量少的情况相比,将进气非同步喷射的喷射量即非同步喷射量Qns设为更大的值。因此,即使在大气压Pa高的情况下,也会抑制在燃烧室24内成为燃烧对象的混合气体的空燃比变得过稀的情况。另外,该处理可以通过在将大气压Pa作为输入变量,将压力修正系数Ka作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对压力修正系数Ka进行映射运算来实现。
返回图9,CPU52在判定为是内燃机10的再起动时的情况下(S116:是),根据大气压Pa和进气压力Pin对压力修正系数Ka进行可变设定(S120)。在此,与不是再起动时的情况同样地,CPU52在大气压Pa高的情况下,与大气压Pa低的情况相比,将压力修正系数Ka算出为更大的值。另外,如图10B所示,CPU52在进气压力Pin低的情况下,与进气压力Pin高的情况相比,将压力修正系数Ka算出为更小的值。其理由在于:在内燃机10的再起动时,进气通路12内的压力有时仍比大气压Pa低,在该情况下,与进气通路12内的压力为大气压Pa的情况相比,进气通路12内的燃料的蒸气压变低,所以燃料容易雾化。即,在燃料容易雾化的情况下,例如与即将再起动之前进气通路12内的压力收敛于大气压的情况相比,从气口喷射阀16喷射出的燃料中的未流入到燃烧室24中而滞留在内燃机10的进气系统中的燃料量具有变少的倾向。因此,如果在进气压力Pin低的情况下,喷射与进气压力Pin高的情况相同量的燃料,则在燃烧室24内成为燃烧对象的混合气体的空燃比有可能变得过浓。另外,该处理可以通过在将大气压Pa和进气压力Pin作为输入变量,将压力修正系数Ka作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对压力修正系数Ka进行映射运算来实现。
返回图9,CPU52在S120的处理完成的情况下,基于从内燃机10上次停止到本次起动为止的经过时间即内燃机10的停止时间Tstp,来计算针对非同步基本喷射量Qnsb的停止时间修正系数Ks1(S122)。详细而言,如图11所示,CPU52在停止时间Tstp长的情况下,与停止时间Tstp短的情况相比,将停止时间修正系数Ks1算出为更大的值。即,该处理是如下处理:在从内燃机10停止时到起动为止的经过时间(Tstp)短的情况下,与经过时间(Tstp)长的情况相比,将非同步喷射量Qns算出为更小的值。该处理可以通过将停止时间Tstp作为输入变量,将停止时间修正系数Ks1作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对停止时间修正系数Ks1进行映射运算来实现。
返回图9,CPU52在S122或S118的处理完成的情况下,将非同步基本喷射量Qnsb乘以压力修正系数Ka和停止时间修正系数Ks1所得的值代入到非同步喷射量Qns中(S124)。
接着,CPU52判定是否为再起动时(S126)。然后,CPU52在判定为不是再起动时的情况下(S126:否),基于水温THW和大气压Pa来计算进气同步喷射的喷射量即同步喷射量Qs(S128)。与此相对,CPU52在判定为是再起动时的情况下(S126:是),基于水温THW、大气压Pa及进气压力Pin来计算同步喷射量Qs(S130)。另外,在S128、S130的处理中,使用水温THW、大气压Pa和进气压力Pin的理由与计算非同步喷射量Qns的情况相同。
另外,由于非同步喷射量Qns与同步喷射量Qs之和为一个燃烧循环中的要求喷射量,所以S114~S130的处理可视为将要求喷射量分割为非同步喷射量Qns和同步喷射量Qs的处理。
CPU52在S128、S130的处理完成的情况下,基于水温THW、转速NE和进气相位差DIN来计算进气同步喷射的喷射开始时机Is(S132)。这是在将水温THW、转速NE和进气相位差DIN作为输入变量,将喷射开始时机Is作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对喷射开始时机Is进行映射运算的处理。进气相位差DIN是进气凸轮轴40的旋转角度相对于曲轴28的旋转角度的相位差。另外,在起动时,进气相位差DIN也可以设为固定值。即使在该情况下,在根据车辆,起动时的进气相位差DIN的固定值不同的情况下等,根据进气相位差DIN来计算喷射开始时机Is也是有效的。
接下来,CPU52将进气非同步喷射的喷射开始时机Ins算出为:使进气非同步喷射相对于进气同步喷射的喷射开始时机Is在规定时间以上之前结束(S134)。在此,“规定时间”是由气口喷射阀16的结构所决定的,是用于避免在时间序列上相邻的两个燃料喷射中的提前角侧的喷射结束前,延迟角侧的喷射开始的时间。然后,CPU52通过向气口喷射阀16输出操作信号MS2来操作气口喷射阀16,以在到达喷射开始时机Ins时,从气口喷射阀16喷射非同步喷射量Qns的燃料,并在到达喷射开始时机Is时从气口喷射阀16喷射同步喷射量Qs的燃料(S136)。
与此相对,CPU52在判定为没有多喷射处理的执行要求的情况下(S112:否),基于水温THW、起动开始后的喷射次数及停止时间Tstp,来计算一个燃烧循环所要求的喷射量即要求喷射量Qd(S138)。接着,CPU52设定喷射开始时机Isin(S140)。然后,CPU52通过向气口喷射阀16输出操作信号MS2来操作气口喷射阀16,以在到达喷射开始时机Isin时喷射要求喷射量Qd的燃料(S136)。
另外,CPU52在S136的处理完成的情况下或者在S110的处理中作出否定判定的情况下,暂且结束图9所示的一系列的处理。
图12示出了与多喷射处理的执行要求的判定有关的处理的步骤。通过CPU52例如以规定周期反复执行存储在ROM54中的程序来实现图12所示的处理。
在图12所示的一系列的处理中,CPU52首先判定在车辆的起动开关处于接通状态后,是否为最初的起动开始时(S150)。CPU52在判定为在车辆的起动开关处于接通状态后为最初的起动开始时的情况下(S150:是),将当前时间点的水温THW代入到初始水温THW0中(S152)。CPU52在S152的处理完成的情况下或者在S150的处理中作出否定判定的情况下,判定在起动后,由空气流量计62检测出的进气量Ga是否能够作为可精确地计算出要求喷射量Qd的值而取得(S154)。该处理是判定在起动开始后,是否经过了不能通过空气流量计62高精度地掌握填充到燃烧室24内的空气量的上述规定期间。
CPU52在判定为在起动后,由空气流量计62检测出的进气量Ga能够作为可高精度地计算出要求喷射量Qd的值而取得的情况下(S154:是),判定是否为内燃机10的再起动时(S156)。CPU52在判定为是内燃机10的再起动时的情况下(S156:是),将当前时间点的水温THW代入到再起动时水温THW1中(S158)。
接着,CPU52将停止时间Tstp作为从内燃机10的最近的自动停止时到当前为止的经过时间而取得(S160)。
CPU52在S160的处理完成的情况下或者在S156的处理中作出否定判定的情况下,更新总累计空气量InG0,该总累计空气量InG0是最初的起动开始后的进气量的累计值(S162)。在此,只要通过将进气量Ga与上次的S162的处理中的总累计空气量InG0的值相加所得的值,来更新总累计空气量InG0即可。另外,总累计空气量InG0的初始值设为“0”。另外,在处于再起动后的情况下,CPU52除了更新上述总累计空气量InG0之外,还更新再起动后累计空气量InG1,该再起动后累计空气量InG1是从再起动时起的进气量Ga的累计值。另外,再起动后累计空气量InG1的初始值为“0”,再起动后累计空气量InG1在每次再起动时都被初始化。
CPU52在S162的处理完成的情况下或者在S154的处理中作出否定判定的情况下,转移到S164的处理。CPU52在S164的处理中,判定当前时间点的水温THW为水规定温度Tth1以上的条件(xi)、总累计空气量InG0为判定值Inth0以上的条件(xii)和再起动后累计空气量InG1为判定值Inth1以上的条件(xiii)的逻辑积是否为真。该处理是如下处理:判定由进气通路12、进气门18等构成的内燃机10的进气系统的温度是否为即使执行单喷射处理PN也落入容许范围内的温度的下限值以上。
在此,CPU52在初始水温THW0低的情况下,与初始水温THW0高的情况相比,将判定值Inth0算出为更大的值。这例如只要通过在将初始水温THW0作为输入变量,将判定值Inth0作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对判定值Inth0进行映射运算来实现即可。另外,CPU52在再起动时水温THW1低的情况下,与再起动时水温THW1高的情况相比,将判定值Inth1算出为更大的值。另外,CPU52在停止时间Tstp长的情况下,与停止时间Tstp短的情况相比,将判定值Inth1算出为更大的值。这例如只要通过在将再起动时水温THW1和停止时间Tstp作为输入变量,将判定值Inth1作为输出变量的映射数据预先存储在ROM54中的状态下,由CPU52对判定值Inth1进行映射运算来实现即可。在此,在初始水温THW0为比水规定温度Tth1高的初始规定温度以上的情况下,判定值Inth0被设为零。另外,在再起动时水温THW1为初始规定温度以上的情况下,判定值Inth1被设为零。而且,在停止时间Tstp为规定时间以下的情况下,判定值Inth1被设为零。另外,CPU52在不是再起动后的情况下,将判定值Inth1设为零。因此,在不是再起动时的情况下,上述条件(xiii)自动成立。
CPU52在判定为条件(xi)~(xiii)的逻辑积为真的情况下(S164:是),选择单喷射处理(S166)。与此相对,CPU52在判定为条件(xi)~(xiii)的逻辑积为假的情况下(S164:否),判定水温THW是否为比上述水规定温度Tth1低的低阈值TL以上(S168)。在此,低阈值TL是判定是否由于水温THW低而使要求喷射量Qd变得过大,导致无法使进气非同步喷射的喷射结束时机与进气同步喷射的喷射开始时机Is之间的时间间隔成为上述规定时间以上的阈值。CPU52在S168的处理中作出否定判定的情况下,视为难以执行多喷射处理,而转移到S166的处理。与此相对,CPU52在判定为水温THW为低阈值TL以上的情况下(S168:是),选择多喷射处理(S170)。在该情况下,存在多喷射要求。
另外,CPU52在S166、S170的处理完成的情况下,暂且结束图12所示的一系列的处理。
顺带提及,在本实施方式中,CPU52即使在S110的处理中作出否定判定的情况下,也基于图12的处理选择多喷射处理或单喷射处理。其中,CPU52在S110的处理中作出否定判定的情况下,根据选择结果来执行喷射根据进气量Ga所确定的要求喷射量的燃料的控制。
在此,对本实施方式的作用和效果进行说明。
CPU52在内燃机10起动时,在上述条件(xi)~条件(xiii)的逻辑积为真的情况下,选择单喷射处理,在上述条件(xi)~条件(xiii)的逻辑积为假的情况下,选择多喷射处理。在此,在最初的起动时,上述条件(xii)自动满足。但是,由于在最初的起动时不能计算出总累计空气量InG0,而设为作为初始值的零,所以CPU52在初始水温THW0不为比水规定温度Tth1高的上述初始规定温度以上的情况下,只要水温THW不低于低阈值TL,就选择多喷射处理。与此相对,CPU52在初始水温THW0为初始规定温度以上的情况下,由于上述条件(xi)~条件(xiii)的逻辑积为真,所以执行单喷射处理。
另外,即使在再起动时,只要停止时间Tstp不变得过短,则CPU52在初始水温THW0不为比水规定温度Tth1高的上述初始规定温度以上的情况下,只要水温THW不低于低阈值TL,就选择多喷射处理。
与此相对,在再起动时,在停止时间Tstp过短的情况下,由于判定值Inth1成为零,所以CPU52在水温THW为水规定温度Tth1以上且总累计空气量InG0为判定值Inth0以上的情况下,选择单喷射处理。即,在内燃机10即将停止之前,总累计空气量InG0成为判定值Inth0以上的情况下,CPU52在水温THW为水规定温度Tth1以上的情况下,选择单喷射处理。
但是,即使水温THW为水规定温度Tth1以上,总累计空气量InG0有时也会小于判定值Inth0。并且,在该情况下,进气门18的温度有可能不满足能够使PN处于容许范围内的温度区域。其理由在于,由于进气门18直接接收燃烧室24内的热,从而进气门18的温度很大程度上取决于在燃烧室24内产生的热量,所以根据水温THW,进气门18的温度不能唯一地确定。因此,在总累计空气量InG0小于判定值Inth0的情况下,有可能成为尽管水温THW高,但进气门18的温度尚未足够高的情况。在此,若将作为水温THW的判定值的水规定温度Tth1设定为使进气门18等温度成为初始规定温度以上的值,则也能够不设置上述条件(xii)。但是,在该情况下,必须将水规定温度Tth1设定为过大的值。因此,在即使转移到单喷射处理也能够使PN处于容许范围内时,也会产生执行多喷射处理的情况。
与此相对,在本实施方式中,由于设置上述条件(xii),所以与例如仅根据上述条件(xi)判定是否存在多喷射处理的执行要求的情况相比,能够将水规定温度Tth1设定为更小的值。因此,在能够使PN处于容许范围内时,能够尽可能地执行单喷射处理。因此,由于能够抑制气口喷射阀16的驱动次数的增加,所以能够抑制气口喷射阀16的耐久力的降低。另外,根据单喷射处理,与多喷射处理相比,能够促进燃料的雾化,并且能够抑制HC的产生。
<第三实施方式>
以下,参照图13对将本公开具体化的第三实施方式以与第二实施方式的不同点为中心进行说明。
在上述实施方式中,在再起动时,基于其紧前的停止时间Tstp,计算出非同步喷射量Qns。但是,根据紧前的停止时间Tstp,有可能无法高精度地掌握内燃机10的进气系统的温度。特别是在混合动力车辆的情况下,由于内燃机10的驱动和停止有可能在短时间内频繁地重复,所以这一问题是严重的。即,在驱动时间或停止时间变短的情况下,进气系统的温度不仅较大地受到即将再起动之前的停止时间Tstp的影响,而且还可能较大地受到这以前的驱动的方式、停止时间的影响。
因此,在本实施方式中,基于间歇累计停止时间InT来修正非同步喷射量Qns。间歇累计停止时间InT是在车辆的起动开关处于接通状态的期间内,内燃机10被驱动后的总停止时间越长则越大的量,并且是内燃机10再起动后的燃烧能量越大则越小的量。
图13示出了间歇累计停止时间InT的计算处理的步骤。通过CPU52例如以规定周期反复执行存储在ROM54中的程序来实现图13所示的处理。
在图13所示的一系列的处理中,CPU52首先判定内燃机10是否停止(S80)。然后,CPU52在判定为内燃机10停止的情况下(S80:是),通过将与图13所示的一系列的处理的周期相等的规定量ΔT与间歇累计停止时间InT相加所得的值,来更新间歇累计停止时间InT(S82)。
与此相对,CPU52在判定为内燃机10未停止的情况下(S80:否),判定是否为内燃机10的驱动时(S84)。在此,CPU52在不是起动时的情况下,判定为是内燃机10的驱动时。然后,CPU52在判定为是内燃机10的驱动时的情况下(S84:是),将进气量Ga乘以增益Kt所得的值代入到间歇累计停止时间InT的减少修正量ΔT1中(S86)。然后,CPU52通过从间歇累计停止时间InT中减去减少修正量ΔT1所得的值和零中的较大的一方,来更新间歇累计停止时间InT(S88)。
CPU52在S82、S88的处理完成的情况下,将间歇累计停止时间InT代入到停止时间Tstp中(S90)。该处理用于确定在图9的S122的处理、图12的S160的处理中所利用的参数。因此,CPU52在间歇累计停止时间InT长的情况下,与间歇累计停止时间InT短的情况相比,将停止时间修正系数Ks1算出为更大的值。
另外,CPU52在S90的处理完成的情况下或者在S84的处理中作出否定判定的情况下,暂且结束图13所示的一系列的处理。
<对应关系>
上述实施方式中的事项与上述“发明内容”一栏中记载的事项之间的对应关系如下所述。以下,针对“发明内容”一栏中记载的例的每个编号,表示对应关系。
[6]“多喷射处理”对应于图8的(a)部分所示的处理,“单喷射处理”对应于图8的(b)部分所示的处理。
“选择处理”对应于图12的处理,“操作处理”对应于S136的处理。
[7]例7对应于停止时间Tstp短的情况下的S164的处理。即,由于在停止时间Tstp短的情况下,判定值Inth1成为零,所以在上述条件(xi)和条件(xii)的逻辑积为真的情况下,在S164的处理中作出肯定判定。
[8]~[11]“非同步喷射量计算处理”对应于S114~S124的处理。另外,“停止时间计算处理”对应于图13的处理。
[12]“同步喷射量计算处理”对应于S126~S130的处理。
<其他实施方式>
另外,上述实施方式可以以如下方式变更而实施。上述各实施方式和以下的变更例可以在技术上不矛盾的范围内相互组合来实施。
·“关于非同步喷射量计算处理”
在上述实施方式中,在不是再起动时的情况下,基于水温THW、喷射次数和大气压Pa来计算非同步喷射量Qns,但并不限于此。例如,也可以仅基于上述3个参数中的水温THW来计算非同步喷射量Qns,或者仅基于水温THW和喷射次数来计算非同步喷射量Qns,或者仅基于水温THW和大气压Pa来计算非同步喷射量Qns。
在上述实施方式中,在再起动时的情况下,基于水温THW、喷射次数、停止时间Tstp、大气压Pa及进气压力Pin来计算非同步喷射量Qns,但并不限于此。例如,也可以仅基于上述5个参数中的4个参数来计算非同步喷射量Qns,如仅基于水温THW、停止时间Tstp、喷射次数及进气压力Pin来计算非同步喷射量Qns等。另外,例如也可以仅基于3个参数来计算非同步喷射量Qns,如仅基于水温THW、停止时间Tstp及进气压力Pin来计算非同步喷射量Qns等,或者仅基于两个参数来计算非同步喷射量Qns,如仅基于水温THW和停止时间Tstp来计算非同步喷射量Qns等,或者仅基于一个参数来计算非同步喷射量Qns,如仅基于水温THW来计算非同步喷射量Qns等。
·“关于同步喷射量计算处理”
在上述实施方式中,在不是再起动时的情况下,基于水温THW和大气压Pa来计算同步喷射量Qs,但并不限于此。例如,也可以仅使用水温THW和大气压Pa这两个参数中的水温THW来计算同步喷射量Qs。此外,例如也可以与再起动时的情况同样地,使用进气压力Pin来计算同步喷射量Qs。
在上述实施方式中,在再起动时的情况下,基于水温THW、大气压Pa和进气压力Pin来计算同步喷射量Qs,但并不限于此。例如,也可以仅基于上述3个参数中的水温THW和进气压力Pin来计算同步喷射量Qs。当然,并不限于此,例如也可以基于上述3个参数中的水温THW和大气压Pa来计算同步喷射量Qs,或者仅使用水温THW来计算同步喷射量Qs。
“关于多喷射处理中的进气非同步喷射”
在上述实施方式中,将以使从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间落入进气门18的闭阀期间的方式喷射燃料的喷射设为进气非同步喷射,但并不限于此。例如,在转速NE高且非同步喷射量Qns过多的情况下,从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间的一部分也可以与进气门18的开阀期间重叠。
·“关于进气同步喷射”
在上述实施方式中,基于水温THW、转速NE和进气相位差DIN来设定喷射开始时机Is,但并不限于此。例如,也可以仅基于上述3个参数中的其中一个来设定喷射开始时机Is,或者仅基于其中两个来设定喷射开始时机Is。
·“关于单喷射处理”
在上述实施方式中,将单喷射处理设为以使从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间落入进气门18的闭阀期间的方式喷射燃料的处理,但并不限于此。例如,在转速NE高且要求喷射量Qd大的情况下,从气口喷射阀16喷射出的燃料到达进气门18的开阀前的位置的期间的一部分也可以与进气门18的闭阀期间重叠。
·“关于选择处理”
在上述实施方式中,在上述条件(xi)、条件(xii)和条件(xiii)的逻辑积为真的情况下,选择单喷射处理,但并不限于此。例如,也可以在上述条件(xi)和条件(xii)的逻辑积为真的情况下,选择单喷射处理。
另外,例如也可以在上述条件(xi)成立的情况下,选择单喷射处理。这在如下述“关于车辆”一栏中所记载的那样,仅具备内燃机作为生成车辆的推力的原动机且不执行怠速停止控制的车辆的情况下特别有效。
例如,在能够取得酒精浓度,如对燃料中的酒精浓度进行检测的酒精浓度传感器的检测值等的情况下,也可以根据酒精浓度对判定值Inth0、判定值Inth1进行可变设定。在该情况下,在酒精浓度高的情况下,与酒精浓度低的情况相比,将判定值Inth0、判定值Inth1设定为更大的值。
·“关于控制装置”
控制装置并不限于具备CPU52和ROM54而执行软件处理的装置。例如,在上述实施方式中,也可以具备对被实施软件处理的处理的至少一部分进行硬件处理的专用硬件电路(例如,ASIC(Application Specific Integrated Circuit:专用集成电路)等)。即,控制装置只要是以下的(a)~(c)中的任一结构即可。(a)具备:按照程序执行所有上述处理的处理装置;以及存储程序的ROM等程序存储装置(包括非暂时性计算机可读记录介质)。(b)具备:按照程序执行上述处理的一部分的处理装置;以及执行剩余的处理的专用硬件电路。(c)具备执行所有上述处理的专用硬件电路。在此,具备处理装置及程序存储装置的软件处理电路、专用硬件电路也可以是多个。即,上述处理只要由具备一个或多个软件处理电路和一个或多个专用硬件电路中的至少一方的处理电路来执行即可。
·“关于车辆”
在上述实施方式中,例示了作为生成车辆的推力的原动机,除了内燃机之外还具备电动发电机的所谓混合动力车辆,但并不限于此。例如,也可以是仅具备内燃机作为生成车辆的推力的原动机,并执行怠速停止控制的车辆。即使在该情况下,由于在单喷射处理的执行条件中包含上述条件(xii),从而与仅设为上述条件(xi)的情况相比,能够将水规定温度Tth1设为更低的值。
另外,执行怠速停止控制本身并不是必须的。
·“其他”
内燃机10不是必须具备变更进气门18的特性的特性可变装置。内燃机10不是必须具备节气门14。
Claims (15)
1.一种内燃机的控制装置,其中,所述控制装置适用于在进气通路具备喷射燃料的气口喷射阀的内燃机,所述控制装置构成为执行选择处理和操作处理,
所述选择处理为了喷射在一个燃烧循环内所要求的喷射量即要求喷射量的燃料而选择多喷射处理和单喷射处理中的任一种,所述多喷射处理执行与进气门的开阀期间同步地喷射燃料的进气同步喷射和在比所述进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料的进气非同步喷射,所述单喷射处理通过所述进气非同步喷射来喷射所述要求喷射量的燃料,
所述操作处理通过操作所述气口喷射阀,来执行通过所述选择处理所选择的处理,
所述选择处理为如下处理:在所述内燃机的进气系统的温度为规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述进气系统的温度低于所述规定温度的情况下,选择所述多喷射处理。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置,其中,
所述选择处理包括判定处理,所述判定处理判定所述内燃机的进气系统的温度是否为所述规定温度以上,
所述判定处理是以所述内燃机的进气量的累计值为判定值以上为条件,判定为所述进气系统的温度为所述规定温度以上的处理,
所述控制装置还构成为执行要求喷射量计算处理,所述要求喷射量计算处理基于填充到所述内燃机的气缸内的新鲜空气量,将所述要求喷射量作为用于将空燃比控制为目标空燃比的喷射量而计算出。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置,其中,
所述控制装置还构成为执行第一判定值可变处理,
所述第一判定值可变处理在所述内燃机起动时的所述内燃机的冷却水的温度低的情况下,与所述冷却水的温度高的情况相比,将所述判定值设定为更大的值。
4.根据权利要求2或3所述的内燃机的控制装置,其中,
所述控制装置还构成为执行第二判定值可变处理,
所述第二判定值可变处理在从所述内燃机的停止到起动的期间长的情况下,与所述期间短的情况相比,将所述判定值设定为更大的值。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的内燃机的控制装置,其中,
所述判定处理包括如下处理:在所述累计值为所述判定值以上和所述内燃机的冷却水的温度为规定温度以上的逻辑积为真的情况下,判定为所述进气系统的温度为所述规定温度以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的内燃机的控制装置,其中,
为了在所述内燃机起动时喷射所述要求喷射量的燃料,与进气量的检测值无关地计算出所述要求喷射量,
所述选择处理还包括如下处理:在所述内燃机的冷却水的温度为水规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述冷却水的温度低于所述水规定温度的情况下,选择所述多喷射处理。
7.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置,其中,
所述选择处理包括如下处理:在间歇驱动所述内燃机的情况下,即使在所述内燃机的冷却水的温度为水规定温度以上的情况下,也选择所述多喷射处理,直到吸入到所述进气通路中的空气量的累计值达到规定值以上为止。
8.根据权利要求6或7所述的内燃机的控制装置,其中,
所述控制装置还构成为执行非同步喷射量计算处理,所述非同步喷射量计算处理计算所述多喷射处理中的所述进气非同步喷射的喷射量即非同步喷射量,
所述非同步喷射量计算处理包括:
在所述内燃机的冷却水的温度低的情况下,与所述冷却水的温度高的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更大的值的处理;以及
在从所述内燃机的停止时到起动的经过时间短的情况下,与所述经过时间长的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更小的值的处理。
9.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置,其中,
所述控制装置还构成为执行停止时间计算处理,所述停止时间计算处理在间歇驱动所述内燃机的情况下,计算间歇累计停止时间,
所述停止时间计算处理通过在所述内燃机起动后以减少修正比率对所述内燃机停止的时间的累计时间进行减少修正,来计算出所述间歇累计停止时间,并且在吸入到所述进气通路中的空气量的累计值大的情况下,与所述累计值小的情况相比,所述减少修正比率更大,
所述非同步喷射量计算处理包括如下处理:在所述间歇累计停止时间长的情况下,与所述间歇累计停止时间短的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更大的值。
10.根据权利要求8或9所述的内燃机的控制装置,其中,
所述非同步喷射量计算处理包括如下处理:在大气压高的情况下,与大气压低的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更大的值。
11.根据权利要求10所述的内燃机的控制装置,其中,
所述内燃机具备节气门,
所述非同步喷射量计算处理包括如下处理:在所述内燃机起动时为所述内燃机再起动时的情况下,在进气压力低的情况下,与所述进气压力高的情况相比,将所述非同步喷射量算出为更小的值。
12.根据权利要求9~11中任一项所述的内燃机的控制装置,其中,
所述控制装置还构成为执行同步喷射量计算处理,所述同步喷射量计算处理计算所述进气同步喷射的喷射量即同步喷射量,
所述同步喷射量计算处理不依赖于从所述内燃机的停止时到起动的经过时间,而基于所述内燃机的冷却水的温度来计算所述同步喷射量。
13.一种内燃机的控制装置,其中,所述控制装置适用于在进气通路具备喷射燃料的气口喷射阀的内燃机,所述控制装置构成为执行选择处理和操作处理,
所述选择处理为了在所述内燃机起动时喷射与进气量的检测值无关地计算出的要求喷射量的燃料而选择多喷射处理和单喷射处理中的任一种,所述多喷射处理执行与进气门的开阀期间同步地喷射燃料的进气同步喷射和在比所述进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料的进气非同步喷射,所述单喷射处理通过所述进气非同步喷射来喷射所述要求喷射量的燃料,
所述操作处理通过操作所述气口喷射阀,来执行通过所述选择处理所选择的处理,
所述选择处理包括如下处理:在所述内燃机的冷却水的温度为水规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述冷却水的温度低于所述水规定温度的情况下,选择所述多喷射处理,
所述选择处理包括如下处理:在间歇驱动所述内燃机的情况下,即使在所述内燃机的冷却水的温度为水规定温度以上的情况下,也选择所述多喷射处理,直到吸入到所述进气通路中的空气量的累计值达到规定值以上为止。
14.一种内燃机的控制方法,其中,所述控制方法适用于在进气通路具备喷射燃料的气口喷射阀的内燃机,所述控制方法包括选择处理和操作处理,
所述选择处理为了喷射在一个燃烧循环内所要求的喷射量即要求喷射量的燃料而选择多喷射处理和单喷射处理中的任一种,所述多喷射处理执行与进气门的开阀期间同步地喷射燃料的进气同步喷射和在比所述进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料的进气非同步喷射,所述单喷射处理通过所述进气非同步喷射来喷射所述要求喷射量的燃料,
所述操作处理通过操作所述气口喷射阀,来执行通过所述选择处理所选择的处理,
所述选择处理为如下处理:在所述内燃机的进气系统的温度为规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述进气系统的温度低于所述规定温度的情况下,选择所述多喷射处理。
15.一种非暂时性计算机可读记录介质,其存储有使处理装置执行内燃机的控制处理的程序,所述控制处理适用于在进气通路具备喷射燃料的气口喷射阀的内燃机,所述控制处理包括选择处理和操作处理,
所述选择处理为了喷射在一个燃烧循环内所要求的喷射量即要求喷射量的燃料而选择多喷射处理和单喷射处理中的任一种,所述多喷射处理执行与进气门的开阀期间同步地喷射燃料的进气同步喷射和在比所述进气同步喷射靠提前角侧的定时喷射燃料的进气非同步喷射,所述单喷射处理通过所述进气非同步喷射来喷射所述要求喷射量的燃料,
所述操作处理通过操作所述气口喷射阀,来执行通过所述选择处理所选择的处理,
所述选择处理为如下处理:在所述内燃机的进气系统的温度为规定温度以上的情况下,选择所述单喷射处理,而在所述进气系统的温度低于所述规定温度的情况下,选择所述多喷射处理。
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