CN113775432B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机的控制装置。控制内燃机的控制装置包括电子控制单元，该电子控制单元被构造成：在除了内燃机的起动之外的运转期间，该电子控制单元使燃料喷射阀在每一个周期中执行一次或多次燃料喷射，使得一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于预定的最小喷射量，并且当内燃机起动时，在内燃机的起动性不足的情况下，该电子控制单元执行过量分流喷射控制，该过量分流喷射控制用于在使得一次喷射中的目标燃料喷射量小于每一个周期的最小喷射量并维持每一个周期的目标总燃料喷射量的同时使燃料喷射阀执行比每一个周期的最大燃料喷射次数多的次数的燃料喷射。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制装置。
背景技术
在每一个周期执行到每一个气缸中的多次燃料喷射的分流喷射是众所周知的(例如，见日本未审专利申请公报第2017-066867号(JP2017-066867A)和日本未审专利申请公报第2006-291971号(JP2006-291971A))。特别地，在JP 2017-066867 A中，已经提出了在内燃机的冷起动时执行分流喷射，以当所供应的燃料是轻质燃料时将空气-燃料混合物的空燃比设定为比理论空燃比稀的一侧，并且当所供应的燃料是重质燃料时将空气-燃料混合物的空燃比设定为理论空燃比。此外，在JP 2006-291971 A中，已经提出了与当使用标准燃料时相比，当使用具有差的雾化特性的重质燃料时，增加分流喷射中的燃料喷射的次数。
发明内容
然而，在分流喷射中的每一次燃料喷射中，当目标燃料喷射量变得小于一定最小喷射量时，在目标燃料喷射量和实际燃料喷射量之间的变化增加，并且燃料喷射量不能被准确地控制。因此，在执行分流喷射时，燃料喷射的次数基本上被设定在每一次燃料喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于最小喷射量的范围内。
然而，取决于所使用的燃料的性质等，当在内燃机起动时燃料喷射的次数被设定在以上范围内时，燃料可能无法被充分地雾化。在这种情况下，发生了内燃机的起动性的劣化，诸如内燃机的起动时的延迟。
本发明提供了一种内燃机的控制装置，其能够限制起动性的劣化。
在下文中，将描述本发明的构造。
根据本发明的一个方面的一种内燃机的控制装置包括燃料喷射阀和电子控制单元，该燃料喷射阀将燃料喷射到燃烧室中。在除了内燃机的起动之外的运转期间，电子控制单元被构造成使燃料喷射阀在每一个周期中执行一次或多次燃料喷射，使得一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于预定的最小喷射量。当内燃机起动时，在即使当在一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于最小喷射量的范围内在每一个周期执行最大燃料喷射次数时内燃机的起动性仍然不足或预期不足的情况下，电子控制单元被构造成执行过量分流喷射控制，该过量分流喷射用于控制在使得一次喷射中的目标燃料喷射量小于每一个周期的最小喷射量并维持每一个周期的目标总燃料喷射量的同时使燃料喷射阀执行比每一个周期的最大喷射次数多的次数的燃料喷射。
在以上方面中，在过量分流喷射控制中，电子控制单元被构造成使燃料喷射阀执行比每一个周期的最大喷射次数多一次的燃料喷射。
在以上方面中，在即使当执行过量分流喷射控制时内燃机的起动性仍然不足或预期不足的情况下，电子控制单元被构造成执行增量分流喷射控制，该增量分流喷射控制用于在维持每一次喷射的目标燃料喷射量与在过量分流喷射控制中相同的同时使燃料喷射阀执行比在过量分流喷射控制中多的次数的燃料喷射。
在以上方面中，当内燃机起动时，在自从燃料喷射阀的燃料喷射开始起已经经过了预定的周期之后，电子控制单元被构造成基于由内燃机输出的扭矩或内燃机的旋转速度来确定内燃机的起动性是否不足。
在以上方面中，电子控制单元被构造成基于被供应到内燃机的燃料的性质和内燃机的温度来确定内燃机的起动性是否不足。
在以上方面中，当内燃机起动时，在当在一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于最小喷射量的范围内在每一个周期执行最大燃料喷射次数时内燃机的起动性足够或预期足够的情况下，电子控制单元被构造成使燃料喷射阀在一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于最小喷射量的范围内在每一个周期执行最大燃料喷射次数。
利用本发明的以上方面，提供了一种内燃机的控制装置，其能够限制起动性的劣化。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示意性地示出使用了根据一个实施例的控制装置的内燃机的图；
图2A是示出在一个气缸中的从进气冲程到压缩冲程的燃料喷射阀的喷射率的转变的图；
图2B是示出在一个气缸中的从进气冲程到压缩冲程的燃料喷射阀的喷射率的转变的图；
图2C是示出在一个气缸中的从进气冲程到压缩冲程的燃料喷射阀的喷射率的转变的图；
图3是示出每一次燃料喷射中的在喷射时间段和喷射量之间的关系的曲线图；
图4是当内燃机冷起动时的各种参数的时序图；
图5是示出用于确定要在起动控制中执行的控制的控制例程的流程图；
图6是示出用于确定在起动控制期间是否增加每一个周期的到每一个气缸中的燃料喷射次数的控制例程的流程图；
图7是示出用于控制由燃料喷射阀进行的燃料喷射次数的控制例程的流程图；
图8是示出用于控制由火花塞进行的点火正时的控制例程的流程图；
图9是类似于图4的当内燃机冷起动时的各种参数的时序图；
图10是示出用于确定在起动控制期间是否在每一个周期增加到每一个气缸中的燃料喷射次数并且是否增加喷射量的控制例程的流程图；并且
图11是类似于图7的示出用于控制由燃料喷射阀进行的燃料喷射次数的控制例程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述实施例。在以下描述中，相同的部件由相同的附图标记表示。
第一实施例
内燃机的构造
首先，将参考图1描述使用了根据一个实施例的控制装置的内燃机。本实施例的内燃机用于驱动车辆。图1是示意性地示出使用了根据一个实施例的控制装置的内燃机的图。如在图1中所示，内燃机1包括发动机本体10、燃料供应装置30、进气系统40、排气系统50和控制装置60。
发动机本体10包括其中形成有气缸11的气缸体12以及被固定在气缸体12上的气缸盖13。在每一个气缸11中，布置有活塞14，该活塞14在气缸11中以往复运动的方式移动。在活塞14和气缸盖13之间的气缸11中，形成有燃烧空气-燃料混合物的燃烧室15。
在气缸盖13中，形成有进气端口17和排气端口18。进气端口17和排气端口18与每一个气缸11的燃烧室15连通。在燃烧室15和进气端口17之间，布置有打开和关闭进气端口17的进气门19。类似地，在燃烧室15和排气端口18之间，布置有打开和关闭排气端口18的排气门20。
此外，在气缸盖13中，在限定每一个气缸11的内壁表面的中心处，布置有火花塞21。火花塞21被构造成响应于点火信号而产生火花并点燃燃烧室15中的空气-燃料混合物。
此外，发动机本体10设置有起动马达22，该起动马达22驱动停止的内燃机1。起动马达22旋转经由连接杆连接到活塞14的曲轴。当内燃机1用于混合动力车辆中时，代替起动马达22地，也可以使用也用于驱动车辆的电动发电机等来驱动停止的内燃机1。
燃料供应装置30包括燃料喷射阀31、燃料供应管32、燃料泵33和燃料箱34。燃料喷射阀31被布置在气缸盖13中，从而将燃料直接喷射到每一个气缸11的燃烧室15中。
燃料喷射阀31经由燃料供应管32连接到燃料箱34。泵送燃料箱34中的燃料的燃料泵33被布置在燃料供应管32中。由燃料泵33泵送的燃料经由燃料供应管32被供应到燃料喷射阀31，并且在燃料喷射阀31打开时被从燃料喷射阀31直接喷射到燃烧室15中。
进气系统40包括进气分支管41、调压箱42、进气管43、空气滤清器44和节气门45。每一个气缸11的进气端口17经由对应的进气分支管41与调压箱42连通，并且调压箱42经由进气管43与空气滤清器44连通。节气门45被布置在进气管43中，并且由节气门驱动致动器47旋转，以改变进气通道的开口区域的尺寸。进气端口17、进气分支管41、调压箱42和进气管43形成进气通道，进气通过该进气通道被供应到燃烧室15中。
排气系统50包括排气歧管51、排气控制催化剂53和排气管54，该排气控制催化剂53被包含在壳体52中。每一个气缸11的排气端口18与排气歧管51连通，并且排气歧管51与包含排气控制催化剂53的壳体52连通。壳体52与排气管54连通。
排气控制催化剂53是从排气中去除未燃烧的HC、CO和NOx并然后将排气排放到外部空气中的装置。排气控制催化剂53的示例包括三效催化剂，其中贵金属催化剂(诸如铂)被支撑在由堇青石形成的载体上。排气控制催化剂53可以是具有收集颗粒物质的功能的颗粒过滤器，只要它具有贵金属催化剂并且能够从排气中去除未燃烧的HC、CO和NOx即可。排气端口18、排气歧管51、壳体52和排气管54形成排气通道，排气通过该排气通道被从燃烧室15排放。
控制装置60包括电子控制单元(ECU)61和各种传感器。ECU 61包括存储器62、CPU(微处理器)63、输入端口64和输出端口65，它们经由双向总线66彼此连接。
控制装置60包括空气流量计71、节气门开度传感器72、催化剂温度传感器73、燃料性质传感器74、冷却剂温度传感器75、扭矩传感器76、负载传感器78和曲柄角传感器79。空气流量计71被布置在进气管43中，并且检测在进气管43中流动的空气的空气流量。节气门开度传感器72被设置在节气门45中，并且检测节气门45的开度。另外，催化剂温度传感器73被设置在排气控制催化剂53中，并且检测排气控制催化剂53的温度。燃料性质传感器74被设置在燃料箱34中，并且检测存储在燃料箱34中的燃料的性质。冷却剂温度传感器75被设置在发动机本体10中，并且检测在发动机本体10中循环的冷却剂的温度。此外，扭矩传感器76被设置在内燃机1的曲轴或输出轴上，并且检测内燃机1的输出扭矩。空气流量计71、节气门开度传感器72、催化剂温度传感器73、燃料性质传感器74、冷却剂温度传感器75和扭矩传感器76的输出经由对应的AD转换器67被输入到输入端口64。
此外，负载传感器78被连接到加速器踏板77，并且产生与加速器踏板77的踩下量成比例的输出电压。负载传感器78的输出电压经由对应的AD转换器67被输入到输入端口64以作为指示发动机负载的信号。曲柄角传感器79在每一次曲轴旋转例如10度时产生输出脉冲，并且该输出脉冲被输入到输入端口64。CPU 63根据曲柄角传感器79的输出脉冲来计算发动机旋转速度。
同时，输出端口65经由对应的驱动电路68被连接到火花塞21、燃料喷射阀31和节气门驱动致动器47。因此，ECU 61用作控制火花塞21的点火正时、从燃料喷射阀31喷射的燃料喷射正时或燃料量、节气门45的开度等的控制装置。
分流喷射
根据本实施例的内燃机1的控制装置60能够使燃料喷射阀31执行在一个周期中执行到每一个气缸11中的多次燃料喷射的分流喷射。下文中，将参考图2A到图2C简要描述分流喷射。
图2A到图2C分别示出在一个气缸11中的从进气冲程到压缩冲程的燃料喷射阀31的喷射率的转变。图2A示出在一个周期中仅执行到每一个气缸11中的一次燃料喷射而不执行分流喷射的情况下的转变。图2B示出在通过执行分流喷射而在一个周期中执行到每一个气缸11中的两次燃料喷射的情况下的转变。此外，图2C示出在通过执行分流喷射而在一个周期中执行到每一个气缸11中的三次燃料喷射的情况下的转变。在图2A到图2C中所示的示例中，每一个周期的总燃料喷射量相等。
如在图2A中所示，当执行仅仅一次燃料喷射时，燃料喷射率最大化的时间段是长的。由于当燃料喷射率高时，以高压从燃料喷射阀31喷射大量燃料，因此不能汽化的燃料容易附着到气缸11的壁表面。特别地，由于当内燃机1冷起动时，气缸11的壁表面温度低，所以燃料容易在气缸11的壁表面附近液化，并且此后难以汽化附着到壁表面的燃料。结果，当在内燃机1冷起动时仅执行一次燃料喷射时，一部分燃料附着到气缸11的壁表面，因此相对于喷射燃料量的汽化燃料量减少。
在另一个方面，如在图2B或图2C中所示，当执行多次燃料喷射时，燃料喷射率高的时间段缩短，因此附着到气缸11的壁表面的燃料量减少。因此，限制了由于燃料到壁表面的附着而导致的汽化燃料量的减少。随着喷射次数增加，这种趋势基本上增加。因此，如在图2C中所示，当执行三次燃料喷射时，能够进一步减少附着到气缸11的壁表面的燃料量，并且因此能够进一步限制汽化燃料量的减少。因此，当内燃机1冷起动时，可以执行其中执行尽可能多次的喷射的分流喷射。
图3是示出每一次燃料喷射中的在喷射时间段和喷射量之间的关系的曲线图。喷射时间段τ表示燃料喷射阀31的喷射孔打开并且从燃料喷射阀31喷射燃料的时间段。如在图3中所示，当喷射时间段τ缩短时，燃料喷射量Q因此减少。因此，当喷射时间段τ变得短于一定时间段时，相对于喷射时间段τ的变化量，燃料喷射量Q的变化量增加。以此方式，当相对于喷射时间段τ的变化量，燃料喷射量Q的变化量增加时，即使当喷射时间段τ稍微地偏离时，燃料喷射量Q也显著地变化。因此，当喷射时间段τ变得短于一定时间段时，燃料喷射量Q不能被准确地控制。因此，当执行分流喷射时，基本上，一次燃料喷射中的喷射时间段τ被设定为等于或大于预定的最小喷射时间段τmin，该预定的最小喷射时间段τmin等于或大于上述的一定时间段。换言之，当执行分流喷射时，一次燃料喷射中的目标燃料喷射量被设定为等于或大于对应于最小喷射时间段τmin的最小喷射量Qmin。
点火延迟
当内燃机1冷起动时，不仅发动机本体10的温度是低的，而且排气控制催化剂53的温度也是低的。当排气控制催化剂53的温度变得等于或高于排气控制催化剂53的贵金属催化剂的活性温度时，能够以高去除率将有害物质从排气中去除。因此，从排气中去除有害物质的观点来看，当内燃机1冷起动时，有必要尽可能快地升高排气控制催化剂53的温度。
火花塞21的点火正时基本上被设定为用于最佳扭矩的最小提前量(MBT)。通过在MBT处点燃空气-燃料混合物，燃烧效率被最大化，因此能够提高输出扭矩和燃料效率。在另一个方面，当点火正时比MBT延迟时，空气-燃料混合物的燃烧正时被延迟，并且在通过燃烧获得的热能中的未被转换成动能的剩余的热能的比例增加。结果，当点火正时被延迟时，从发动机本体10排放的排气的温度升高。因此，当内燃机1冷起动时，火花塞21的点火正时可以被设定为在比MBT延迟的一侧上的正时。
起动控制
将参考图4描述由根据本实施例的控制装置60执行的起动控制。图4是当内燃机1冷起动时的各种参数的时序图。特别地，图4是示出内燃机1的旋转速度(发动机旋转速度)Re、每一次燃料喷射中(当每一个周期正在执行到每一个气缸11中的多次燃料喷射时是多次燃料喷射中的一次燃料喷射)的目标燃料喷射量Qf、火花塞21的点火正时Ti、每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射的次数Ni和内燃机1的输出扭矩TQ的时序图。当内燃机1正由起动马达22驱动时，内燃机1的输出扭矩TQ的值为负。
此外，内燃机1的起动性取决于所使用的燃料的性质、发动机本体10的温度等而改变。内燃机1的起动性取决于所使用的燃料汽化的容易性而改变。当所使用的燃料是轻质燃料时，起动性高，并且当使用的燃料是重质燃料时，起动性低。此外，当发动机本体10的温度高时，起动性高，并且当该温度低时，起动性低。在图4中，虚线表示在内燃机1的起动性高的情况下的转变，并且实线表示在内燃机1的起动性低的情况下的转变。
首先，将描述内燃机1的起动性足够的情况(图4中的虚线)。在图4中示出的示例中，内燃机1停止直到时间t1，因此发动机旋转速度Re、目标燃料喷射量Qf和输出扭矩TQ的值都为零。在时间t1，用于起动停止的内燃机1的起动控制开始。起动控制被执行用于将内燃机1从曲轴停止的状态改变为能够通过空气-燃料混合物的燃烧而维持旋转的状态。
在时间t1，当起动控制开始时，首先，内燃机1由起动马达22驱动。结果，发动机旋转速度Re增加，并且由于扭矩从起动马达22传递到内燃机1，所以输出扭矩TQ的值变为负。在本实施例中，紧接着在起动控制开始之后，既不执行从燃料喷射阀31的燃料喷射，也不执行通过火花塞21的点火。
在本实施例中，此后，在时间t2，当发动机旋转速度Re达到预定的基准旋转速度Reref时，从燃料喷射阀31的燃料喷射开始，并且由火花塞21进行的对通过燃料喷射而形成的空气-燃料混合物的点火开始。在本实施例中，当发动机旋转速度Re达到基准旋转速度Reref时，燃料喷射和点火开始，但是燃料喷射和点火可以在不同的正时开始。例如，燃料喷射和点火可以与通过起动马达22的驱动开始时同时地开始，或者在曲轴仅被起动马达22旋转了预定的旋转量之后的时间时开始。
在本实施例中，在起动控制期间，每一个周期的从燃料喷射阀31到每一个气缸11中的燃料喷射的次数Ni被设定为最大喷射次数Nmax。因此，在本实施例中，当内燃机的冷起动开始时，在一个周期中执行用于执行到每一个气缸11中的多次燃料喷射的分流喷射控制。这里，最大喷射次数Nmax是在每一次燃料喷射中的燃料喷射量变得等于或大于最小喷射量Qmin的范围内的最大喷射次数。因此，当燃料喷射次数Ni被设定为最大喷射次数Nmax时，一次燃料喷射中的目标燃料喷射量等于或稍大于最小喷射量Qmin。结果，在起动控制期间，基本上，限制了从燃料喷射阀31喷射的燃料附着到每一个气缸11的壁表面，从而促进了燃料的雾化。
此外，在本实施例中，在起动控制期间，火花塞21的点火正时被设定为在相对提前侧上的预定正时(例如，MBT附近的正时，下文中被称为“提前侧正时Tiad”)。因此，燃烧室15中的空气-燃料混合物能够以相对稳定的状态燃烧。
在时间t2之后，空气-燃料混合物在燃烧室15中燃烧，由此内燃机1产生扭矩。因此，在时间t2之后，输出扭矩TQ增加，并且因此发动机旋转速度Re增加。如由图4中的虚线表示地，在内燃机1的起动性高的情况下，输出扭矩TQ急剧地增加。因此，在自燃料喷射和点火开始起已经完成了任何数目的周期(例如1个或2个周期)的时间t3，输出扭矩TQ等于或大于基准扭矩TQref。这里，在时间t3的基准扭矩TQref被设定为使得：当内燃机1的起动性足够高时输出扭矩TQ达到该基准扭矩TQref，并且当起动性低且不足时输出扭矩TQ不达到该基准扭矩TQref。
此后，当输出扭矩TQ变得等于或大于预定扭矩(该预定扭矩具有等于或大于零的值)时，内燃机1处于能够通过空气-燃料混合物的燃烧来维持旋转的状态，并且因此起动马达22停止。
在本实施例中，在输出扭矩TQ达到起动完成扭矩TQfin的时间t4'，起动控制结束，并且预热控制开始。当发动机旋转速度Re达到等于或大于空转旋转速度的预定旋转速度时，或者当自确定了在时间t3内燃机1的起动性高起已经完成了任何数目的周期(例如2个或3个周期)时，可以执行起动控制的结束和预热控制的开始。
预热控制被执行用于在早期阶段升高发动机本体10和排气控制催化剂53的温度。因此，在预热控制开始的时间t4'，火花塞21的点火正时Ti从提前侧正时Tiad延迟到在相对延迟侧上的预定正时(下文中被称为“延迟侧正时Tirt”)。这里，延迟侧正时Tirt被设定为在能够维持燃烧的范围内的在延迟侧上尽可能远的正时，例如15°ATDC。结果，在时间t4'之后，排气的温度升高，并且因此排气控制催化剂53的温度升高。
此外，在本实施例中，在自预热控制开始起、即自火花塞21的点火正时Ti被延迟起已经完成了任何数目的周期(例如2个或3个周期)的时间t5'，燃料喷射阀31的燃料喷射次数Ni从最大喷射次数Nmax减少到最小喷射次数(例如，一次喷射)。结果，每一次燃料喷射中的目标燃料喷射量增加。
此后，例如当排气控制催化剂53的温度升高到活性温度时，预热控制结束。当预热控制结束时，内燃机1的起动控制结束，并且正常控制开始。在正常控制中，基于发动机旋转速度Re和发动机负载来设定点火正时和燃料喷射阀31的燃料喷射次数Ni。特别地，在本实施例中，在包括正常控制且不包括内燃机的起动的运转期间，在每一个周期中执行一次或多次燃料喷射，使得一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于预定的最小喷射量。
在另一个方面，如由图4中的实线表示地，在内燃机1的起动性低的情况下，即使在燃料喷射和点火在时间t2开始之后，输出扭矩TQ也缓慢地增加，并且因此发动机旋转速度Re缓慢地增加。结果，在自燃料喷射和点火开始起已经完成了任何数目的周期的时间t3，输出扭矩TQ小于基准扭矩TQref。
在本实施例中，由于当在时间t3输出扭矩TQ小于基准扭矩TQref时，起动性不足，因此如由图4中的实线表示地，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni变得大于最大喷射次数Nmax。这里，每一个周期的到每一个气缸11中的目标总燃料喷射量(多次燃料喷射的目标燃料喷射量之和)也被维持。因此，在时间t3之后，分流喷射的每一次燃料喷射中的目标燃料喷射量变得小于最小喷射量Qmin。例如，如在图3中所示，此时，每一次燃料喷射中的燃料喷射时间段被设定为τb(该τb短于最小喷射时间段τmin)，使得每一次燃料喷射中的目标燃料喷射量r变为Qb，该Qb小于最小喷射量Qmin。换言之，在时间t3之后，在使得每一次燃料喷射中的目标燃料喷射量小于最小喷射量Qmin的同时，执行过量分流喷射控制，该过量分流喷射控制用于执行比每一个周期的最大喷射次数Nmax多的次数的燃料喷射。
特别地，在本实施例中，在过量分流喷射控制期间，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni比最大喷射次数Nmax多一次燃料喷射。然而，在过量分流喷射控制期间，燃料喷射次数Ni可以比最大喷射次数Nmax多两次或更多次。然而，由于当喷射次数增加太多时一次燃料喷射中的燃料喷射量减少，因此燃料喷射量之间的变化可能增加太多，并且在燃料喷射时，可能难以在不增加燃料喷射阀31的喷射孔中的燃料压力的情况下使来自喷射孔的燃料喷雾雾化。因此，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni可以比最大喷射次数Nmax多一次燃料喷射。
当在时间t3每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni变得大于最大喷射次数Nmax时，附着到气缸11的壁表面的燃料量减少，并且因此汽化燃料量增加。结果，由于空气-燃料混合物容易燃烧，所以提高了内燃机1的起动性，使得在时间t3之后，输出扭矩TQ的增加速度变得更快，并且发动机旋转速度Re的增加速度也变得更快。
此后，在输出扭矩TQ达到起动完成扭矩TQfin的时间t4，起动控制结束，并且预热控制开始。随着起动控制的结束，过量分流喷射控制结束，并且因此每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni被设定为最大喷射次数Nmax。此外，随着预热控制的开始，点火正时Ti从提前侧正时Tiad延迟到延迟侧正时Tirt。此后，在自预热控制开始起已经完成了任何数目的周期的时间t5，燃料喷射阀31的燃料喷射次数Ni从最大喷射次数Nmax减少到最小喷射次数(例如一次喷射)。
起动控制的流程
接下来，将参考图5到图8描述由根据本实施例的控制装置60执行的起动控制的流程。图5是示出用于确定要在起动控制中执行的控制的控制例程的流程图。ECU 61以规则的时间间隔执行所示出的控制例程。
参考图5，首先，在步骤S11中，ECU 61确定是否满足执行起动控制的条件。从满足用于起动控制的条件时到满足用于完成起动控制的条件时，满足用于执行起动控制的条件。在例如具有被安装在其上的内燃机1的车辆的点火开关被打开的情况下或者在因为电池需要充电所以ECU 61确定自动起动内燃机1的情况下，满足用于开始起动控制的条件。在另一个方面，在例如由扭矩传感器76检测的输出扭矩变得等于或大于起动完成扭矩TQfin的情况下，满足用于结束起动控制的条件。在步骤S11中，当ECU 61确定满足用于执行起动控制的条件时，控制例程进行到步骤S12和S13。在另一个方面，在步骤S11中，当ECU 61确定不满足用于执行起动控制的条件时，控制例程进行到步骤S14。
在步骤S12中，起动标志Fs被设定为ON(开)。在执行起动控制期间，起动标志Fs被设定为ON，并且在其它时间被设定为OFF(关)。接下来，在步骤S13中，预热标志Fw被设定为OFF。在执行预热控制期间，预热标志Fw被设定为ON，并且在其它时间被设定为OFF。
在步骤S14中，ECU 61确定是否满足用于执行预热控制的条件。在例如由冷却剂温度传感器75检测的内燃机1的冷却剂的温度低于预定的预热完成温度的情况下，或者在由催化剂温度传感器73检测的排气控制催化剂53的温度低于活性温度的情况下，满足用于执行预热的条件。
在步骤S14中，当ECU 61确定满足用于执行预热控制的条件时，控制例程进行到步骤S15和S16。在步骤S15中，起动标志Fs被设定为OFF，并且在步骤S16中，预热标志Fw被设定为ON。在另一个方面，在步骤S14中，当ECU 61确定不满足用于执行预热控制的条件时，控制例程进行到步骤S17和S18。在步骤S17中，起动标志Fs被设定为OFF，并且在步骤S18中，预热标志Fw被设定为OFF。
图6是示出用于确定在起动控制期间是否增加一个周期中的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni的控制例程的流程图。ECU 61以规则的时间间隔执行所示出的控制例程。
首先，在步骤S21中，ECU 61确定起动标志Fs是否被设定为ON。当ECU 61确定起动标志Fs被设定为OFF时，控制例程进行到步骤S22。在步骤S22中，过量标志Fi被设定为OFF。当执行过量分流喷射控制并且每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni大于最大喷射次数Nmax时，过量标志Fi被设定为ON，并且在其它时间被设定为OFF。在另一个方面，在步骤S21中，当ECU 61确定起动标志Fs被设定为ON时，控制例程进行到步骤S23。
在步骤S23中，ECU 61确定是否满足用于将每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni增加至大于最大喷射次数Nmax的条件(下文中被称为“用于增加喷射次数的条件”)。当例如在自起动标志Fs被切换为ON起已经完成了任何数目的周期(例如，在图4的时间t3)的情况下由扭矩传感器76检测的输出扭矩小于基准扭矩TQref时，满足用于增加喷射次数的条件。
用于增加喷射次数的条件不必限于上述条件。用于增加喷射次数的条件可以是例如基于曲柄角传感器79的输出而计算的发动机旋转速度Re达到当输出基准扭矩TQref时所达到的基准旋转速度Reref的条件。因此，在本实施例中，当内燃机1起动时，基于内燃机1的输出扭矩TQ或者在自燃料喷射开始起已经经过了预定的周期之后的发动机旋转速度Re来确定起动性是否不足。在任何情况下，用于增加喷射次数的条件可以是任何条件，只要在即使当在一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于最小喷射量的范围内在每一个周期执行最大燃料喷射次数时内燃机1的起动性仍然不足的情况下，就满足用于增加喷射次数的条件。
可替代地，用于增加喷射次数的条件可以是基于由冷却剂温度传感器75检测的冷却剂的温度和由燃料性质传感器74检测的燃料性质来确定满足的条件。具体地，例如，在燃料性质传感器74检测到燃料箱34中的燃料为重质燃料的事实的情况下以及在冷却剂的温度等于或低于预定的第一温度(低于预热完成温度的温度)的情况下，满足用于增加喷射次数的条件。因此，在本实施例中，基于被供应到内燃机1的燃料的性质和内燃机1的温度来预期内燃机1的起动性是否不足。在任何情况下，用于增加喷射次数的条件可以是任何条件，只要在即使当在一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于最小喷射量的范围内在每一个周期执行最大燃料喷射次数时仍然预期内燃机1的起动性不足的情况下，就满足用于增加喷射次数的条件。
在步骤S23中，当ECU 61确定不满足用于增加喷射次数的条件时，控制例程结束。在另一个方面，在步骤S23中，当ECU 61确定满足用于增加喷射次数的条件时，控制例程进行到步骤S24，并且过量标志Fi被设定为ON。
图7是示出用于控制燃料喷射阀31的燃料喷射次数Ni的控制例程的流程图。ECU61以规则的时间间隔执行所示出的控制例程。
如在图7中所示，首先，在步骤S31中，ECU 61确定起动标志Fs是否被设定为ON，即，起动控制是否正被执行。当起动标志Fs被设定为ON时，控制例程进行到步骤S32。在步骤S32中，ECU 61确定过量标志Fi是否被设定为ON。当ECU 61确定过量标志Fi被设定为OFF时，控制例程进行到步骤S33。在步骤S33中，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni被设定为最大喷射次数Nmax。在另一个方面，在步骤S32中，当ECU 61确定过量标志Fi被设定为ON时，控制例程进行到步骤S34。在步骤S34中，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni被设定为比最大喷射次数Nmax多一次燃料喷射。
在另一个方面，在步骤S31中，当ECU 61确定起动标志Fs被设定为OFF时，控制例程进行到步骤S35。在步骤S35中，ECU 61确定预热标志Fw是否被设定为ON，即，预热控制是否正被执行。当ECU 61确定预热标志Fw被设定为ON时，控制例程进行到步骤S36。在步骤S36中，ECU 61确定自预热标志Fw被切换为ON起是否已经完成了预定数目的周期(例如2个或3个周期)。在步骤S36中，当ECU 61确定自预热标志Fw被切换为ON起尚未完成预定数目的周期时，控制例程进行到步骤S32。在另一个方面，在步骤S36中，当ECU 61确定自预热标志Fw被切换为ON起已经完成了预定数目的周期时，控制例程进行到步骤S37。在步骤S37中，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni被设定为最小喷射次数。
在另一个方面，在步骤S35中，当ECU 61确定预热标志Fw被设定为OFF时，控制例程进行到步骤S38。在步骤S38中，执行正常控制，并且基于基于曲柄角传感器79的输出而计算的发动机旋转速度Re和由负载传感器78检测的负载来设定每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni。
图8是示出用于控制由火花塞21进行的点火正时的控制例程的流程图。ECU 61以规则的时间间隔执行所示出的控制例程。
如在图8中所示，首先，在步骤S41中，ECU 61确定起动标志Fs是否被设定为ON。当起动标志Fs被设定为ON时，控制例程进行到步骤S42。在步骤S42中，点火正时被设定为提前侧正时Tiad。在另一个方面，在步骤S41中，当ECU 61确定起动标志Fs被设定为OFF时，控制例程进行到步骤S43。
在步骤S43中，ECU 61确定预热标志Fw是否被设定为ON。当ECU 61确定预热标志Fw被设定为ON时，控制例程进行到步骤S44。在步骤S44中，点火正时被设定为延迟侧正时Tirt。在另一个方面，在步骤S43中，当ECU 61确定预热标志Fw被设定为OFF时，控制例程进行到步骤S45。在步骤S45中，执行正常控制，并且基于基于曲柄角传感器79的输出而计算的发动机速度和由负载传感器78检测的发动机负载来设定点火正时。
有利效果
在上述实施例中，当内燃机1冷起动时，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni基本上被设定为最大喷射次数Nmax。然而，此后，当内燃机1的起动性仍然不足时，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni被设定为大于最大喷射次数Nmax。因此，能够促进所喷射的燃料的雾化，并且因此能够改进内燃机1的起动性。特别地，在本实施例中，由于不增加每一个周期的目标总燃料喷射量，所以排气中的未燃烧的HC等的量不增加，并且因此能够在限制排气的排放的劣化的同时改进内燃机1的起动性。
此外，在本实施例中，通过增加每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni，每一次燃料喷射中的目标燃料喷射量变得小于最小喷射量。结果，发生目标燃料喷射量和每一次燃料喷射中的实际燃料喷射量之间的变化。然而，由于在内燃机1起动时输出扭矩高度地波动，因此即使由于燃料喷射量之间的稍微的变化而发生扭矩波动时，乘员也难以感觉到该变化。此外，由于即使当发生实际燃料喷射量和目标燃料喷射量之间的变化时，实际燃料喷射量也变得平均上接近目标燃料喷射量，因此当每一个燃料喷射量被设定为等于或大于最小喷射量时，每一个周期的到每一个气缸11中的总燃料喷射量也变得接近总燃料喷射量。
第二实施例
接下来，将参考图9到图11描述根据第二实施例的控制装置60。以下，将主要描述与根据第一实施例的控制装置的不同之处。
图9是类似于图4的当内燃机1冷起动时的各种参数的时序图。以与图4中相同的方式，在图9中，虚线表示在内燃机1的起动性高的情况下的转变，并且实线表示在内燃机1的起动性低的情况下的转变。
以与图4中相同的方式，在图9的示例中，在时间t2，燃料喷射和点火开始。然而，在由实线表示的示例中，内燃机1的起动性低。因此，在时间t3，输出扭矩TQ小于基准扭矩TQref。因此，同样在本实施例中，在时间t3，过量分流喷射控制开始，该过量分流喷射控制用于将燃料喷射次数Ni增加至大于每一个周期的到每一个气缸11中的最大喷射次数Nmax。
然而，在由实线表示的示例中，即使当过量分流喷射控制在时间t3开始时，此后，输出扭矩TQ的增加速度仍然不会增加太多。结果，即使在自时间t3起已经完成了任何数目的周期(例如1个或2个周期)的时间t32，输出扭矩TQ仍然小于基准扭矩TQref。
在本实施例中，当在时间t32输出扭矩TQ小于基准扭矩TQref时，即使当执行过量分流喷射控制时，内燃机1的起动性仍然不足。并且因此如图9中的实线表示地，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni进一步增加。此外，此时，如在分流喷射中的那样每一次燃料喷射中的目标燃料喷射量被维持。因此，此时，每一个周期的到每一个气缸11中的目标总燃料喷射量增加。换言之，在时间t32之后，执行增量分流喷射控制，该增量分流喷射控制用于在维持与过量分流喷射控制中相同的每次喷射的目标燃料喷射量的同时执行大于过量分流喷射控制中的燃料喷射次数的燃料喷射次数Ni。
特别地，在本实施例中，在增量分流喷射控制期间的每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数被设定为比在过量分流喷射控制期间的燃料喷射次数Ni多一次，即，比最大喷射次数Nmax多两次。然而，在增量分流喷射控制期间的燃料喷射次数Ni可以比在过量分流喷射控制期间的燃料喷射次数Ni多两次或更多次。
在时间t32，由于当每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni变得进一步大于最大喷射次数Nmax时，每一个周期的目标总燃料喷射量增加，因此汽化燃料量增加。结果，由于空气-燃料混合物容易燃烧，所以提高了内燃机1的起动性。因此，在时间t32之后，输出扭矩TQ的增加速度变得更快，并且发动机旋转速度Re的增加速度也变得更快。
在时间t32，还能够考虑通过在不增加每一个周期的到每一个气缸11中的目标总燃料喷射量的情况下减少一次燃料喷射中的目标燃料喷射量来增加每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni。然而，如上所述，当一次燃料喷射中的燃料喷射量减少太多时，燃料喷射量之间的变化可能过度地增加，并且燃料喷雾的雾化可能变得不充分。在本实施例中，由于每一次燃料喷射中的目标燃料喷射量得以维持，因此能够限制燃料喷射量之间的变化的过度增加以及燃料喷雾的雾化不充分。
此后，在输出扭矩TQ达到起动完成扭矩TQfin的时间t4，起动控制结束，并且预热控制开始。随着起动控制的结束，过量分流喷射控制结束，并且因此，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni被设定为最大喷射次数Nmax。
接下来，将参考图10和图11描述由根据第二实施例的控制装置60执行的起动控制的流程。图10是示出用于确定在起动控制期间是否增加每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni并且是否增加喷射量的控制例程的流程图。ECU 61以规则的时间间隔执行所示出的控制例程。
首先，在步骤S51中，ECU 61确定起动标志Fs是否被设定为ON。当ECU 61确定起动标志Fs被设定为OFF时，控制例程进行到步骤S52和S53。在步骤S52中，过量标志Fi被设定为OFF，并且在步骤S53中，增量标志Fq被设定为OFF。当执行增量分流喷射控制并且每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni被设定为大于过量分流喷射控制期间的燃料喷射次数时，增量标志Fq被设定为ON，并且在其它时间被设定为OFF。在另一个方面，在步骤S51中，当ECU 61确定起动标志Fs被设定为ON时，控制例程进行到步骤S54。
在步骤S54中，当ECU 61确定是否满足用于在维持与在过量分流喷射控制中相同的每一次燃料喷射的目标燃料喷射量的同时增加喷射次数的条件(下文中被称为“用于增加喷射量的条件”)。当例如在自满足用于增加喷射次数的条件起已经完成了任何数目的周期的情况下(例如，在图4的时间t32)由扭矩传感器76检测的输出扭矩小于基准扭矩TQref时，满足用于增加喷射量的条件。
用于增加喷射量的条件不必限于上述条件。用于增加喷射量的条件可以是例如基于曲柄角传感器79的输出而计算的发动机旋转速度Re达到当输出基准扭矩TQref时所达到的基准旋转速度Reref的条件。因此，在本实施例中，基于在自过量分流喷射控制开始起已经经过了预定周期之后的内燃机1的输出扭矩TQ或发动机旋转速度Re来确定内燃机1的起动性是否不足。在任何情况下，用于增加喷射量的条件可以是任何条件，只要在即使当执行过量分流喷射控制时内燃机1的起动性仍然不足的情况下，就满足用于增加喷射量的条件。
此外，用于增加喷射量的条件可以是基于由冷却剂温度传感器75检测的冷却剂的温度和由燃料性质传感器74检测的燃料性质来确定满足的条件。具体地，例如，当燃料性质传感器74检测到燃料箱34中的燃料是重质燃料以及冷却剂的温度等于或低于预定的第二温度(低于第一温度的温度)的事实时，满足用于增加喷射量的条件。因此，在本实施例中，基于被供应到内燃机1的燃料的性质和内燃机1的温度来预期内燃机1的起动性是否不足。在任何情况下，用于增加喷射次数的条件可以是任何条件，只要在即使当执行过量分流喷射控制时内燃机1的起动性仍然预期不足的情况下满足以上的条件即可。
在步骤S54中，当ECU 61确定满足用于增加喷射量的条件时，控制例程进行到步骤S55和S56。在步骤S55中，过量标志Fi被设定为OFF，并且在步骤S53中，增量标志Fq被设定为ON。在另一个方面，在步骤S54中，当ECU 61确定不满足用于增加喷射量的条件时，控制例程进行到步骤S57。
以与步骤S23中相同的方式，在步骤S57中，ECU 61确定是否满足用于增加喷射次数的条件。在步骤S57中，当ECU 61确定满足用于增加喷射次数的条件时，控制例程进行到步骤S58和S59。在步骤S58中，过量标志Fi被设定为ON，并且在步骤S59中，增量标志Fq被设定为OFF。在另一个方面，在步骤S57中，当ECU 61确定不满足用于增加喷射次数的条件时，控制例程结束。
图11是类似于图7的示出用于控制由燃料喷射阀31进行的燃料喷射次数Ni的控制例程的流程图。ECU 61以规则的时间间隔执行所示出的控制例程。由于图11中的步骤S61到S68分别与图7中的步骤S31到S38相同，因此将省略其描述。
在步骤S61中，当ECU 61确定起动标志Fs被设定为ON时，控制例程进行到步骤S69。在步骤S69中，ECU 61确定增量标志Fq是否被设定为ON。在步骤S69中，当ECU 61确定增量标志Fq被设定为ON时，控制例程进行到步骤S70。在步骤S70中，每一个周期的到每一个气缸11中的燃料喷射次数Ni被设定为比最大喷射次数Nmax多两次。在另一个方面，在步骤S69中，当ECU 61确定增量标志Fq被设定为OFF时，控制例程进行到步骤S62。
尽管上文已经描述了本发明的适当实施例，但是本发明不限于以上实施例，并且在权利要求的范围内能够容易地做出各种变型和改变。

Claims (6)

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机包括燃料喷射阀，所述燃料喷射阀将燃料喷射到燃烧室中，所述控制装置的特征在于包括：
电子控制单元，所述电子控制单元被构造成：
在除了所述内燃机的起动之外的运转期间，所述电子控制单元使所述燃料喷射阀在每一个周期中执行一次或多次燃料喷射，使得每一次喷射中的目标燃料喷射量变得等于或大于预定的最小喷射量；并且
当所述内燃机起动时，在即使当在每一次喷射中的所述目标燃料喷射量变得等于或大于所述最小喷射量的范围内在每一个周期执行最大燃料喷射次数时所述内燃机的起动性仍然不足或预期不足的情况下，所述电子控制单元执行过量分流喷射控制，所述过量分流喷射控制用于在使得每一次喷射中的所述目标燃料喷射量小于每一个周期的所述最小喷射量并维持每一个周期的目标总燃料喷射量的同时使所述燃料喷射阀执行比每一个周期的所述最大燃料喷射次数多的次数的燃料喷射。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在所述过量分流喷射控制中，所述电子控制单元被构造成使所述燃料喷射阀执行比每一个周期的所述最大燃料喷射次数多一次的燃料喷射。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述电子控制单元被构造成：在即使当执行所述过量分流喷射控制时所述内燃机的起动性仍然不足或预期不足的情况下，所述电子控制单元执行增量分流喷射控制，所述增量分流喷射控制用于在维持每一次喷射的所述目标燃料喷射量与在所述过量分流喷射控制中相同的同时使所述燃料喷射阀执行比在所述过量分流喷射控制中多的次数的燃料喷射。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述电子控制单元被构造成：当所述内燃机起动时，在自从所述燃料喷射阀的燃料喷射开始起已经经过了预定的周期之后，所述电子控制单元基于由所述内燃机输出的扭矩或所述内燃机的旋转速度来确定所述内燃机的起动性是否不足。
5.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述电子控制单元被构造成基于被供应到所述内燃机的燃料的性质和所述内燃机的温度来确定所述内燃机的起动性是否不足。
6.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述电子控制单元被构造成：当所述内燃机起动时，在当在每一次喷射中的所述目标燃料喷射量变得等于或大于所述最小喷射量的范围内在每一个周期执行所述最大燃料喷射次数时所述内燃机的起动性足够或预期足够的情况下，所述电子控制单元使所述燃料喷射阀在每一次喷射中的所述目标燃料喷射量变得等于或大于所述最小喷射量的范围内在每一个周期执行所述最大燃料喷射次数。
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