TWI531719B - Fuel injection device - Google Patents

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TWI531719B TW103112153A TW103112153A TWI531719B TW I531719 B TWI531719 B TW I531719B TW 103112153 A TW103112153 A TW 103112153A TW 103112153 A TW103112153 A TW 103112153A TW I531719 B TWI531719 B TW I531719B
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Description

燃料噴射裝置
本發明是關於燃料噴射裝置。
截至目前為止，對於引擎所使用之燃料中所含有的硫磺(S)的對策，業已提出了各式各樣的檢討。舉例來說，在專利文獻1中提出了：考慮到燃料噴射閥(噴射器)的腐蝕，當SO3變成容許值以上時，降低ERG(Exhaust Gas Recirculation：排氣再循環)量。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開第2010-255462號公報
然而，一旦酸性成分在噴射器，特別是設有噴孔的噴嘴前端部形成凝結(condensation)時，有可能產生噴孔腐蝕。一旦噴孔腐蝕產生，噴霧將受影響，有可 能產生煙霧(smoke)。因此，在噴孔腐蝕已經產生的場合中，並須對噴孔腐蝕採取某些對策。為了研究噴孔腐蝕的對策，則需要適當地判斷是否存在噴孔腐蝕。
但是，在上述專利文獻1的提案中，雖然考慮了可抑制噴射器之腐蝕的進行，但在實際上，並無法正確地掌握噴射器是否產生異常，更詳細地說，無法掌握噴射器是否產生噴孔腐蝕。
有鑑於此，本案說明書所揭示的燃料噴射裝置，其課題在於：適當地判斷噴射器是否發生異常，噴射器是否有噴孔腐蝕。
為了解決上述的課題，本案說明書所揭示的燃料噴射裝置具備：朝引擎的汽缸內(以下簡稱為缸內)噴射燃料的噴射器；和取得「由前述噴射器所噴射之燃料噴射量」的燃料噴射量取得部；和取得「由前述噴射器所噴射且已點火(ignition)之燃料的發熱量」的發熱量取得部；及控制部，該控制部在「由前述燃料噴射量取得部所取得之燃料噴射量、與基準燃料噴射量之間的差落在特定範圍內，且由前述發熱量取得部所取得之發熱量被判斷為大於對應於前述基準燃料噴射量之基準發熱量」的場合中，判斷為發生噴射器異常。
即便是與基準燃料噴射量之間的差落在特定範圍內，而認定燃料噴射量沒有差異，當發熱量不同時， 便認為燃料噴射裝置發生的某種異常。特別是在發熱量變大的場合中，將判定為噴射器異常。噴射器異常，特別是發生了噴孔腐蝕或者對噴孔所實施的電鍍產生剝離時，即便燃料噴射量未產生變化，都將成為燃料之噴射形態變化的起因，而使發熱量增加。藉由捕捉該現象，來判定噴射器異常。當產生噴孔腐蝕、或者對噴孔所實施的電鍍產生剝離時，由於噴孔出口端的口徑變大，致使噴霧的貫穿力變弱，而在缸內(燃燒室)的中心附近燃燒。結果使發熱量增大。因為這緣故，當觀測到發熱量增大時，可判定為已發生了噴孔腐蝕或電鍍剝離。
前述控制部，可執行引燃噴射(pilot injection)的燃料噴射量與前述基準燃料噴射量的比較、及前述引燃噴射的發熱量與前述基準發熱量的比較，以判斷噴射器異常是否發生。引燃噴射的發熱量，不易受到其前後之缸內環境變化的影響，可精確地掌握發熱量。該場合中的基準燃料噴射量，舉例來說，可設定成：在噴射器的出貨狀態下(意指出貨時的狀態)，採用與引燃噴射相同的條件進行噴射時的燃料噴射量。
前述控制部，可執行「當實施斷油(fuel cutoff)控制時所執行之單次燃料噴射(single fuel injection)」的燃料噴射量與前述基準燃料噴射量的比較、及前述單次噴射的發熱量與前述基準發熱量的比較，以判斷噴射器異常是否發生。當實施斷油控制時所執行的單次燃料噴射，可在其前後不執行燃料噴射的時機執行，不易受到缸內環境 之變化的影響，因此可精確地掌握發熱量。該場合中的基準燃料噴射量，舉例來說，可設定成：在噴射器的出貨狀態下(意指出貨時的狀態)，採用與單次燃料噴射相同的條件進行噴射時的燃料噴射量。
前述發熱量取得部，可根據缸內壓而取得前述經點火之燃料的發熱量。由於缸內壓與發熱量具有相關性，因此可根據缸內壓而取得經點火之燃料的發熱量。
前述發熱量取得部，可根據由前述噴射器所導入之燃料的壓力變動而取得前述經點火之燃料的發熱量。缸內壓的變化，將對噴射器所具備之針閥(needle valve)的動作造成影響，而使噴射器所導入之燃料的壓力，亦即使燃料入口壓力形成變動。因此，可藉由參考該燃料入口壓力的變動，而掌握發熱量。
根據本案說明書所揭示的燃料噴射裝置，可適當地判斷噴射器是否發生異常，噴射器是否有噴孔腐蝕。
1‧‧‧燃料噴射裝置
100‧‧‧引擎
101‧‧‧引擎本體
102‧‧‧進氣歧管
103‧‧‧排氣歧管
104‧‧‧進氣管
105‧‧‧排氣管
107‧‧‧噴射器
111‧‧‧ECU(electronic control unit；電子控制單元)
115‧‧‧缸內壓感應器
116‧‧‧曲軸角感應器
117‧‧‧壓力計
120‧‧‧共軌
121‧‧‧軌壓感應器
第1圖：第1圖是顯示裝入有第1實施形態之燃料噴射裝置的引擎之概略構造的說明圖。
第2圖：第2圖是顯示因噴射器的噴孔腐蝕所引起的 噴射特性之變化的圖表。
第3圖：第3圖是顯示基於噴孔腐蝕的有無而產生發熱量之差異的圖表。
第4圖：第4圖是顯示第1實施形態之燃料噴射裝置的控制之其中一例的流程圖。
第5圖：第5圖(A)是顯示當低轉數時缸內形成高溫期間的圖表，第5圖(B)是表示當高轉數時缸內成為高溫期間的圖表。
第6圖：第6圖是顯示燃料的噴射量與引擎轉數間之關係的其中一例的圖表。
第7圖：第7圖(A)是顯示無法判定引燃發熱量之其中一種燃燒狀態例的圖表，第7圖(B)是顯示可判定引燃發熱量之其中一種燃燒狀態例的圖表。
第8圖：第8圖(A)是顯示缸內壓之其中一種變化例的圖表，第8圖(B)是顯示熱發生率之其中一種變化例的圖表，第8圖(C)是顯示熱發生量之其中一種變化例的圖表。
第9圖：第9圖是顯示第2實施形態之燃料噴射裝置的控制之其中一例的流程圖。
第10圖：第10圖是顯示斷油控制中引擎轉數之變化的圖表。
第11圖：第11圖是顯示裝入有第3實施形態之燃料噴射裝置的引擎之概略構造的說明圖。
第12圖：第12圖是顯示在存有噴孔腐蝕及不存有噴 孔腐蝕的場合中，對執行引燃噴射與主噴射(main injection)時缸內壓的變化進行比較之圖表的一例。
第13圖：第13圖是顯示缸內壓與噴射率間之關係之圖表的一例。
第14圖：第14圖是顯示對缸內壓之噴射舉動(針速度、針揚程量及噴射期間)的影響之其中一例的圖表。
第15圖：第15圖是顯示平均缸內壓之算出方法的其中一例的流程圖。
第16圖：第16圖是顯示燃料入口壓力波形之測量結果例的說明圖。
第17圖：第17圖是為了取得平均缸內壓所參考之映射圖(map)的一例。
第18圖：第18圖是顯示第4實施形態中開閥時之缸內壓的算出方法的其中一例的流程圖。
第19圖：第19圖是顯示燃料入口壓力之變化的其中一例的圖表。
第20圖：第20圖是為了取得平均缸內壓所參考之映射圖(map)的一例。
第21圖：第21圖是顯示在存有噴孔腐蝕及不存有噴孔腐蝕的場合中，當執行主噴射之際於開筒時的缸內壓Pcly_op之比較的圖表的一例。
第22圖：第22圖是顯示第5實施形態之燃料噴射裝置的控制之其中一例的流程圖。
第23圖：第23圖是顯示因燃料噴射所衍生之燃壓變 化的圖表。
以下，參考圖面說明本發明的實施形態。但是在圖面中，各部份的尺寸、比例等，有時並未繪製成與實際的裝置成完全一致的圖示。此外，在不同的圖面中，有時省略了細部的描繪。
(第1實施形態)
第1圖是顯示裝入有實施形態之燃料噴射裝置1的引擎100之概略構造的說明圖。
引擎100是執行缸內噴射的引擎，更具體的說是柴油引擎(diesel engine)。引擎100為4汽缸。引擎100具備引擎本體101，並在該引擎本體101具備#1汽缸~#4汽缸。燃料噴射裝置1被組裝入該引擎100。燃料噴射裝置1，對應於#1汽缸~#4汽缸，具備#1噴射器107-1~#4噴射器107-4。具體地說，是在#1汽缸安裝有#1噴射器107-1，在#2汽缸安裝有#2噴射器107-2。在#3汽缸安裝有#3噴射器107-3，在#4汽缸安裝有#4噴射器107-4。#1噴射器107-1~#4噴射器107-4，分別連接於共軌(common-rail)120，並由共軌120供給高壓的燃料。在共軌120安裝有軌壓感應器121。藉由軌壓感應器121而取得燃料的噴射壓。
引擎100具備：被安裝於引擎本體101的進 氣歧管(intake manifold)102、及排氣歧管(Exhaust manifold)103。在進氣歧管102連接有進氣管(intake pipe)104。在排氣歧管103連接有排氣管105，並且連接著EGR通路108的其中一端。EGR通路108的另一端連接於進氣管104。在EGR通路108設有EGR冷卻器109。此外，在EGR通路108設有：用來控制排廢氣(effluent gas)之流通狀態的EGR閥110。在進氣管104連接有氣流計(air flow meter)106。氣流計106則電氣性連接於ECU111。在ECU111，電氣性連接有噴射器107-i(i表示汽缸編號)，具體地說，電氣性地連接有#1噴射器107-1~#4噴射器107-4。ECU111可對#1噴射器107-1~#4噴射器107-4，個別地指示「引擎停止中燃料噴射」。
在ECU111電氣性地連接有：用來測量進氣溫的進氣溫感應器112、和用來測量冷卻水之水溫的水溫感應器113、及用來測量燃料溫度的燃溫感應器114。在引擎100所具備的#1汽缸~#4汽缸，分別電氣性地安裝有用來測量燃燒壓，亦即缸內壓的缸內壓感應器(CPS：Combustion Pressure Sensor)115。這些缸內壓感應器115與ECU111形成電氣性連接。除此之外，在ECU111電氣性地連接有：用來測量曲軸角(crank angle)的曲軸角感應器116。ECU111執行引擎周邊的各種控制。此外，上述的軌壓感應器121也電氣性地連接於ECU111。此外，燃料噴射裝置1具備：被配置於進氣歧管102的進氣壓感 應器118。進氣壓感應器118可取得進氣歧管壓力Pim。
ECU111是作為控制部而發揮作用。此外，ECU111與缸內壓感應器115一起包含於：用來取得「由噴射器107所噴射而點火之燃料的發熱量」的發熱量取得部。具體地說，ECU111是根據「由缸內壓感應器115所測得的缸內壓」，而取得在缸內(燃燒室內)經點火之燃料的發熱量。由於缸內壓與經點火之燃料的發熱量具有相關性，故可藉由觀測缸內壓而掌握發熱量。此外，ECU111與曲軸角感應器116一起包含於：用來取得「由噴射器107所噴射之燃料噴射量」的燃料噴射量取得部。具體地說，可依據由曲軸角感應器116所測得的轉動變動，算出對應於該轉動變動的轉矩實質量(torque substantial amount)，進而掌握所噴射的燃料噴射量。
以下，針對燃料噴射裝置1之控制的其中一例進行說明，首先，參考第2圖，說明因噴孔腐蝕所引起之噴射特性的變化。此外，參考第3圖，說明因噴孔腐蝕的存在與否所引起之發熱量的差異。參考第2圖，描繪出：以虛線所表示，不具噴孔腐蝕之狀態的噴射器107的噴射特性；及以實線所表示，具有噴孔腐蝕之狀態的噴射器107的噴射特性。參考第3圖，描繪出：以虛線所表示，不具噴孔腐蝕之狀態的噴射器107的發熱量；及以實線所表示，具有噴孔腐蝕之狀態的噴射器107的發熱量。以下，參考第2圖，說明具有噴孔腐蝕之噴射器107的噴射特性、及不具噴孔腐蝕之噴射器107的噴射特性，並進 行比較。在此，前提是對兩者所下達相同的噴射指令。具有噴孔腐蝕之噴射器107的最大噴射率dQ1，較不具噴孔腐蝕之噴射器107的最大噴射率dQ0更大。此外，具有噴孔腐蝕之噴射器107的噴射期間t1，較不具噴孔腐蝕之噴射器107的噴射期間t0更為短縮。這些現象，是起因於因噴孔腐蝕所引起的噴孔徑的擴大。噴射時間的短縮，其原因為：因最大噴射率dQ的增大，而使「作為將噴射器107所具備針閥頂起之力而發揮作用」的壓力提早下降，致使針閥的閉閥速度上升。而所噴射之燃料噴射量本身，並不會產生變化，在具有噴孔腐蝕的場合中，最大噴射率dQ所增加的量，噴射期間縮短，一次所噴射的燃料噴射量，是與不具噴孔腐蝕時形成相同的量。如此一來，在具有噴孔腐蝕的場合中，相對於與不具噴孔腐蝕時的相同噴射指令，可觀察出：最大噴射率dQ增加，而噴射時間縮短的現象。另外，參考第3圖，確認出發熱量的2個峰值。前頭的峰值，是由引燃噴射所產生，後頭的峰值，則由主噴射所產生。無論是在哪一個峰值，具有噴孔腐蝕時的發熱量，皆大於不具噴孔腐蝕時的發熱量。這是由於：在具有噴孔腐蝕的場合中，因為噴孔出口端的口徑變大，致使噴霧的貫穿力變弱，而在缸內(燃燒室)的中心附近燃燒。結果使發熱量增大。第1實施形態的燃料噴射裝置1，可藉由觀察因是否存在噴孔腐蝕所引起的上述現象的差異，來判斷是否存在噴射器異常。雖然在本案的說明書中，噴射器異常的主要原因為噴孔腐蝕，但是燃料噴射裝 置1中的判斷，並非用來要求最終判斷出具有噴孔腐蝕。重點在於：只要能藉由捕捉上述的現象，而判斷出是否有噴射器異常的產生即可。此外，在本案的說明書中，噴孔腐蝕的概念也包含「對噴孔所實施之電鍍的剝離」。此外，如以上所述，雖然本實施形態的燃料噴射裝置1，是捕捉「燃料噴射量為相同」的這點，但是現實上並無法保證「燃料噴射量完全相同」。因此，在本案說明書所揭示的實施形態中，只要進行比較之燃料噴射量的差落入特定範圍內，便可視為相同的燃料噴射量來處理。
參考第4圖所示的流程圖，首先，在步驟S1中，判斷微小Q學習條件是否充足。在此，所謂的微小Q學習條件，是用來精確地掌握所噴射之燃料噴射量的條件，譬如，要求引擎轉數為特定轉數以下。在此，參考第5圖(A)、(B)，說明微小Q學習條件。第5圖(A)，顯示低轉數時缸內溫度的變化。在低轉數的場合中，由於曲軸角度的變化緩慢，因此缸內保持高溫的高溫期間變長。亦即，由於燃料暴露於高溫的期間較長，使得所噴射之燃料的整體產生點火而燃燒。另外，第5圖(B)，顯示高轉數時缸內溫度的變化。在高轉數的場合中，由於曲軸角度的變化激烈，因此缸內溫度保持高溫的高溫期間變短。亦即，由於燃料暴露於高溫的期間較短，使得所噴射的燃料僅局部點火而燃燒。在將「所噴射的燃料噴射量」作為「由曲軸角感應器所取得之轉矩實質量」掌握的場合中，要求「所噴射之燃料的整體點火而燃燒」。因 此，微小Q學習條件成為「所噴射之燃料的整體點火而燃燒」的低轉速。此外，微小Q學習條件也包含減速時的斷油控制實施中。只要在斷油控制實施中，便可執行「僅以評估燃料噴射量為目的」的燃料噴射，在掌握燃料噴射量上相當方便。
當在步驟S1判定為No時，處理便返回。另外，當在步驟S1判定為Yes時，則進入步驟S2。在步驟S2中，實際地取得燃料噴射量Qv[mm3/st]。具體地說，由曲軸角感應器116根據燃料噴射掌握轉動變動，並由該轉矩實質量取得燃料噴射量Qv[mm3/st]。亦即，如第6圖中的虛線所示，在實施斷油控制的期間執行微量的燃燒噴射。如此一來，一旦執行微量的燃燒噴射，將因為所噴射之燃料的發熱，而如第6圖中的虛線所示，引起引擎轉數的變動。該轉速變動由曲軸角感應器116所測得。只要掌握引擎的轉數變動，便能取得引起該轉速變動之轉矩實質量的燃料噴射量Qv[mm3/st]。為了根據轉數變動值來判定燃料噴射量Qv[mm3/st]，而採用映射圖(map)。在此，執行微量的燃料噴射的噴射指令，是採以下的方針所設定。亦即，噴射指令，當假設沒有噴孔腐蝕時，是設定成：噴射在稍後說明的步驟S6中所比較的基準燃料噴射量Qvref。
在接著步驟S2所執行的步驟S3中，判定「噴孔腐蝕判定條件」是否充足。在第1實施形態中，如稍後所述，ECU111執行引燃噴射的燃料噴射量與基準燃料噴 射量的比較、及引燃噴射的發熱量與基準發熱量的比較，以判斷噴射器異常是否發生。因此，可將「進氣壓力、進氣溫度分別落在特定的範圍內」、「燃料的性質，具體地說，是指十六烷值(cetane number)落於特定範圍內」等作為噴孔腐蝕判定條件。進氣溫度可由進氣溫感應器112取得，進氣壓力可由進氣壓感應器118取得。關於進氣溫度和進氣壓力的條件，是依據以下的理由所要求。對引燃噴射的點火、燃燒為自燃(autoignition)，當燃料點火時，越是高溫、高壓，則越容易自燃。亦即，自燃中的點火延遲(ignition delay)，是依存於燃料點火時的溫度、壓力。因此，考慮到「在發熱量的預測中，需要溫度、壓力的資訊」。針對燃料的性質，舉例來說，藉由在供油前執行上述的微小Q學習而確認出微小Q學習值沒有變化的場合中，可判定為燃料性質落在特定範圍內。此外，亦可採用燃料性質感應器來確保燃料沒有變化。除此之外，為了能輕易地計算引燃噴射的燃燒期間及發熱量，噴孔腐蝕判定條件亦可包含：可明確地算出由引燃噴射所噴射之燃料的發熱量的適合條件。第7圖(A)是顯示無法判定引燃發熱量之其中一種燃燒狀態例的圖表，第7圖(B)是顯示可判定引燃發熱量之其中一種燃燒狀態例的圖表。第1實施形態的噴孔腐蝕判定，如第7圖(B)所示，是在明確地出現「引燃噴射的峰值」與「主噴射的峰值」的時機執行。如此一來，可抑制錯誤判定。
當在步驟S3判定為No時，處理便返回。另 外，當在步驟S3判定為Yes時，則進入步驟S4。在步驟S4中，由缸內壓感應器115取得缸內壓P(θ)。然後，在步驟S4後所執行的步驟S5中，根據由缸內壓感應器115所測得之缸內壓P(θ)的履歷，算出發熱量Q(θ)。第8圖(A)是顯示缸內壓P(θ)之其中一種變化例的圖表，第8圖(B)是顯示熱發生率dQ(θ)之其中一種變化例的圖表，第8圖(C)是顯示熱發生量Q(θ)之其中一種變化例的圖表。
首先，根據算式1，從缸內壓P(θ)算出熱發生率dQ(θ)。在算式1中，V(θ)是某個曲軸角度時的缸內容積，κ為常數(constant)。
算式1dQ(θ)=(κ‧P(θ)‧dV(θ)+V(θ)‧dP(θ))/(κ-1)
接著，根據算式2，累計計算熱發生率dQ(θ)，而算出發熱量Q(θ)。
算式2Q(θ)=Q(θ-△θ)+dQ(p)
然後，算出引燃噴射的發熱量Qpl。在此，藉由預先在上述噴孔腐蝕判定條件中含有可明確地分割「引燃噴射」與「主噴射」發熱量的條件，第8圖(C)所示，可掌握由由引燃噴射所噴射之燃料的發熱量。如此一來，譬如可將上死點0℃A的值Q(0)作為引燃發熱量Qpl。亦 即，可成為：Q(0)=Qpl。亦可根據熱發生率dQ(θ)來判定引燃噴射的燃燒期間，而算出直接發熱量。
在接著步驟S5所執行的步驟S6中，判斷在步驟S2所取得的燃料噴射量Qv，是否與基準燃料噴射量Qvref相等。該判斷的動作是確認「燃料噴射量為相同」，並保障引燃噴射的燃料噴射量為適當的量，以作為「步驟S7中，引燃發熱量Qpl與基準發熱量Qplref之比較」的前提。基準燃料噴射量Qvref為：可作為不具噴孔腐蝕狀態時的燃料噴射量，而與根據「斷油控制實施期間所執行之微量的燃料噴射」所噴射的燃料噴射量Qv[mm3/st]進行比較的燃料噴射量。在第1實施形態中，採用出貨時狀態的燃料噴射量。而「燃料噴射量為相等」的判斷，如同以上所述，並非僅限於為全相同的場合，考慮到誤差等可具有某種程度的範圍。
當在步驟S6判定為Yes時，則進入步驟S7。在步驟S7中，判斷在步驟S5所取得的引燃發熱量Qpl是否大於基準發熱量Qplref。基準發熱量Qplref，是對應於基準燃料噴射量Qvref的發熱量。基準發熱量Qplref為：以與「於步驟S3所判斷之噴孔腐蝕判定條件所含有的條件」對等的條件，噴射出「基準燃料噴射量Qvref」時的發熱量。
當在步驟S7判定為Yes時，則進入步驟S8。在步驟S8中，判斷具有噴孔腐蝕。當噴孔腐蝕發生時，由於判斷出「在特有的燃料噴射量沒有變化的狀態 下，燃料的發熱量增加，因此發生了「噴射器異常的產生」。更具體地說，視為「噴孔腐蝕已經發生」。如此一來，使用者可採取更換噴射器等的措施。
無論在步驟S6判斷為No時、或者在步驟S7判斷為No時，皆進入步驟S9。在步驟S9中，判斷出不具噴孔腐蝕，處理便返回。而在步驟S6判斷為No時，可判斷為：至少在燃料噴射裝置1發生了某種異常。因此，當步驟S6判斷為No之際，可點亮警告燈。舉例來說，噴射器107所具備之針閥的磨損、滑動不良、阻塞等，被視為除了「產生噴孔腐蝕」之外的其他異常原因。
如此一來，根據第1實施形態的燃料噴射裝置1，可適當地判斷噴射器107是否發生異常，更具體地說，可適當地判斷噴射器107是否有噴孔腐蝕。
而第4圖所示的流程圖僅為一個例子，各步驟中的措施可適當地替換並據以實施。
(第2實施形態)
以下，參考第9圖、第10圖說明本發明的第2實施形態。第9圖是顯示第2實施形態之燃料噴射裝置的控制之其中一例的流程圖。由於第2實施形態之燃料噴射裝置1的概略構造，與第1實施形態共通，因此省略其詳細的說明。但是在第2實施形態中，是使曲軸角感應器116與ECU111配合而作為發熱量取得部發揮作用。此外，第2實施形態之燃料噴射量取得部的功能，是由ECU111負 擔。亦即，ECU111當判斷是否存有噴孔腐蝕之際執行噴射指令，而噴射經預定的基準燃料噴射量。此外，第1實施形態與第2實施形態間存有以下的差異。亦即，在第1實施形態中，是採用引燃噴射發熱量Qpl來判斷是否存有噴孔腐蝕，在第2實施形態中，則採用「實施斷油控制時所執行之單次燃料噴射」的發熱量來判斷是否存有噴孔腐蝕。
首先，在步驟S11中，是將引擎轉數NE作為閾值來判定否高於經預定的經預定的轉數，進而作為噴孔腐蝕判定條件。在本實施形態中，是將2000rpm設定為該閾值的其中一例，判斷引擎轉數NE是否高於2000rpm。在此，引擎轉數NE高於2000rpm的條件，是判定引擎呈現高轉數狀態的條件。參考第10圖，引擎100的狀態，是從斷油控制(減速F/C)開始後的高轉數狀態，緩緩地轉變成低轉數狀態。在高轉數的場合中，如以上所述，由於所噴射的燃料暴露於高溫的期間較短，因此經噴射的燃料僅部分點火而燃燒(難點火條件)。另外，在低轉數的場合中，由於所噴射的燃料暴露於高溫的期間較長，因此經噴射的燃料則全部點火而燃燒(易點火條件)。
當在步驟S11判定為No時，處理便返回。當在步驟S11判定為Yes時，則進入步驟S12。在步驟S12中，實施微小量噴射。此時，ECU111噴射經預定的基準燃料噴射量。在接著步驟S12後所執行的步驟S13中，偵測轉動變動。具體地說，由曲軸角感應器116偵測轉動變 動。接著，在步驟S14中，根據所測得之轉動變動的值，算出難點火條件的發熱量QH。
在步驟S15中，是將引擎轉數NE如上述般作為閾值來判定否高於2000rpm，進而作為噴孔腐蝕判定條件。亦即，判斷是否為易點火條件。當在步驟S15判定為No時，處理便返回。當在步驟S15判定為Yes時，則進入步驟S16。在步驟S16中，實施微小量噴射。此時，ECU111噴射經預定的基準燃料噴射量。亦即，形成與「步驟S12中所噴射之燃料噴射量」相同的噴射量。在接著步驟S16後所執行的步驟S17中，偵測轉動變動。具體地說，由曲軸角感應器116偵測轉動變動。接著，在步驟S18中，根據所測得之轉動變動的值，算出易點火條件的發熱量QL。該發熱量QL，可視為對應於基準燃料噴射量的基準發熱量。在易點火條件中，如同以上所述，所噴射之燃料的整體形成點火。因此，考慮到「有噴孔腐蝕時的發熱量QL」與「無噴孔腐蝕時的發熱量QL」變成相等的情形，可作為「對應於基準燃料噴射量的基準發熱量」而予以定位。
在步驟S19中，算出發熱量差異值△Q=QL-QH。亦即，執行「難點火條件中，所執行之單次噴射的發熱量」、與基準發熱量之間的比較。在此，一旦對QL與QH進行比較，由於易點火條件中「整個噴射燃料點火並形成燃燒」，因此QL變得較大。
在步驟S20中，判斷發熱量差異值△Q是否小 於閾值β。在此，閾值β是指：在保障「噴射器107未發生噴孔腐蝕且不會有異常」的狀態下，分別以難點火條件及易點火條件噴射基準燃料噴射量時，發熱量的差異值。
在噴射器107未發生噴孔腐蝕的場合中，難點火條件的發熱量低。因此，△Q變大。相對於此，在噴射器107發生噴孔腐蝕的場合中，由於所噴射的燃料在缸內的中心部燃燒，因此發熱量變大。因此，△Q變小。如此一來，可藉由將△Q與閾值β進行比較，而掌握難點火條件之發熱量的變化。
因此，當在步驟S20判斷為Yes時，則進入步驟S21，並執行有噴孔腐蝕的判定。此外，當在步驟S20判斷為No時，則進入步驟S22，並執行無噴孔腐蝕的判定。在通過步驟S21、步驟S22後，處理皆返回。
經由如以上所述的處理後，可適當地判斷噴射器是否發生異常、噴射器是否有噴孔腐蝕。第2實施形態，是藉由在步驟S12與步驟S16中執行相同量的燃料噴射指令，而擔保難點火條件的燃料噴射量、與基準燃料噴射量為相同的量。舉例來說，亦可採用以下的方式來取代上述的方式：採用配置於後述實施形態中所說明之燃料導入通路的壓力計117，偵測經導入噴射器107之燃料的壓力變動，而掌握實際的燃料噴射量並進行比較。
(第3實施形態)
接著，參考第11~17圖說明本發明的第3實施形態。 第11圖是顯示裝入有第3實施形態之燃料噴射裝置201的引擎200之概略構造的說明圖。第3實施形態的燃料噴射裝置201，與第1實施形態之燃料噴射裝置1的差異點如下。亦即，燃料噴射裝置201，具備被配置在「將燃料導入噴射器107之燃料導入通路」的壓力計117，而取代燃料噴射裝置1所具備的缸內壓感應器115。壓力計117，可偵測導入噴射器107之燃料的壓力變動。ECU111，依據由壓力計117所取得的壓力變動，而取得經點火之燃料的發熱量。由於其他的構成要件與第1實施形態並無差異，因此針對共通的構成要件，在圖面中標註相同的圖號並省略其詳細說明。
第12圖是顯示在存有噴孔腐蝕及不存有噴孔腐蝕的場合中，對執行引燃噴射與主噴射時噴射率缸內壓的時間變化進行比較之圖表的其中一例。第13圖是顯示缸內壓與噴射率間之關係的圖表的其中一例。參考第12圖，缸內壓變化，是將「因活塞的壓縮動作所引起之缸內壓的變化」、與「因引燃噴射和主噴射所引起之缸內壓的變化」予以合計的值。在此，針對缸內壓、與「噴射器107所具備之針閥的動作」之間的關係，進行說明。缸內壓，是作為「從缸內側將針閥向上推起的力」而作用於針閥。因此，一旦缸內壓變高，從缸內側作用於針閥的力則變強。作用於針閥的力，當開閥時是作為將針閥上推的助力而發揮作用，當閉閥時則作為對抗「使針閥關閉之力」的力而發揮作用。因此，缸內壓可使針閥的開閥速度變快，使閉閥 速度變慢。
在此，針對引燃噴射時的缸內壓變化進行說明。引燃噴射時的缸內壓，並不會受到在此之前所執行之噴射的影響。因此，引燃噴射時之針閥的開閥動作，不管是否存在噴孔腐蝕，形成大致一定。然而，具有噴孔腐蝕時之引燃噴射的發熱量，是較不具噴孔腐蝕時之引燃噴射的發熱量更多。這是由於：如同在第1實施形態中所說明，在具有噴孔腐蝕的場合中，因為噴孔出口端的口徑變大，致使噴霧的貫穿力變弱，而在缸內(燃燒室)的中心附近燃燒。因此，在具有噴孔腐蝕的場合中，由於執行引燃噴射所引起之缸內壓的變化，大於不具噴孔腐蝕的場合，具有噴孔腐蝕時的缸內壓變高。因引燃噴射所引起之上述的缸內壓上升，將在引燃噴射後所執行的主噴射中，對針閥的動作造成影響。
接著，著眼於主噴射時的缸內壓變化。如同以上所述，藉由執行「具有噴孔腐蝕之噴射器107的引燃噴射」，相較於不具噴孔腐蝕的場合，主噴射時的缸內壓變高。因此，如第13圖所示，缸內壓高時，針閥的開閥速度較缸內壓低時更快。此外，缸內壓高時，針閥的閉閥速度較缸內壓低時更慢。不僅如此，缸內壓高時，最大噴射效率較缸內壓低時更低。如此一來，可藉由噴孔腐蝕的是否存在，而看出主噴射時之針閥動作的差異。藉由如上述地解析主噴射之針閥的差異，可推定引燃噴射的發熱量。
具體地說，一旦參考第14圖來解析針閥的動作，可得知起因於缸內壓的差異，並能看出針的速度、針的揚程量及噴射期間tinj的差異。如以上所述，一旦主噴射時的缸內壓變高，從缸內側作用於「噴射器107所具備之針閥」的力量將變強。其結果使主噴射時之針的揚程量增加，並可看出噴射期間tinj的差異。上述之針閥的動作，能以噴射器107所導入之燃料的壓力，亦即燃料入口壓力之變動的型態而加以掌握。因此，藉由參考「在壓力計117所取得之燃料入口壓力的變動」，掌握發熱量。亦即，在第3實施形態中，ECU111與壓力計117作為發熱量取得部而發揮作用。藉由採用「由壓力計117所取得的值」，可推定平均缸內壓Pcly_ave。平均缸內壓Pcly_ave，可取代第1實施形態的缸內壓P(θ)而用於發熱量的評估。因此，在第3實施形態中，基本上是依據第4圖所示的流程圖來執行控制，並將根據第15圖所示之流程圖的措施，作為取代「第4圖中步驟S4之措施」的措施。具體來說，當採用基準的噴射條件執行噴射時，利用壓力計117測量實際的噴射期間tinj_i，並與基準的噴射期間tinj_0進行比較。然後，獲得噴射期間的平均缸內壓Pcly_ave。以下，針對平均缸內壓Pcly_ave進行說明。
首先，在步驟S41中，判斷基準的噴射條件是否充足。具體地說，是判斷是否呈現「採用推定缸內壓時必須的基準噴射壓力、噴射量執行噴射」的狀態。雖然就運轉狀態而言，可以在一般運轉時，也就是指在一般行 駛時執行，舉例來說，當偵測出某種異常的場合中，缸內壓的推定也可以變更為容易的噴射條件。具體地說，也可以在低噴射壓力且高噴射量的條件下，實施平均缸內壓Pcly_ave的推定。當在步驟S41判定為No時，處理便返回。
當在步驟S41判定為Yes時，則進入步驟S42。在步驟S42中，由壓力計117取得燃料入口壓力波形。第16圖是顯示燃料入口壓力波形之測量結果例的說明圖。在步驟S43中，藉由解析該波形，而取得實際的噴射期間tinj_i。
在步驟S44中算出噴射期間差異值△tinj。具體地說，是執行算式3的演算。
算式3△tinj=tinj_i-tinj_0
而變數i是指測量值，變數0是指基準的值。
在步驟S45中，取得噴射壓Pcr。噴射壓Pcr是作為軌壓感應器121的測量值所取得。在步驟S46中，參考第17圖所示的映射圖(map)，推定平均缸內壓Pcly_ave。參考第17圖，將橫軸定義為缸內壓Pcly，並將縱軸定義為噴射期間差異值△tinj。根據這樣的映射圖，首先，依據噴射壓Pcr的值，選擇參考的線段(segment)。線段，其噴射壓Pcr越小則傾斜度越大，容易受到噴射期間差異值△tinj的影響。選擇出所欲參考的線段後，可藉由套用在步驟S44所取得的噴射期間差異值 △tinj，而算出平均缸內壓Pcly_ave。換言之，是將對應於「選擇的線段所套用之噴射期間差異值△tinj」的缸內壓Pcly，推定為平均缸內壓Pcly_ave。
如以上所述，採用「所推定的平均缸內壓Pcly_ave」來取代第4圖所示的缸內壓P(θ)，可藉由執行演算而算出引燃發熱量Qpl。
(第4實施形態)
接著，參考第18~21圖說明本發明的第4實施形態。第4實施形態，與第3實施形態相同，是採用開閥時的缸內壓Pcly_op取代第1實施形態之缸內壓P(θ)的形態。缸內壓Pcly_op，與第3實施形態相同，是藉由解析「由壓力計117所取得的燃料入口壓力波形」而取得。
首先，在步驟S51中，判斷開閥時的缸內壓推定是否有必要。具體地說，判斷是否為：對「暫態運轉(transient operation)時之增壓延遲(supercharging lag)的學習、或增壓機(Supercharger)的劣化等」所引起的異常進行判定的時機。當在步驟S51判定為No時，處理便返回。
當在步驟S51判定為Yes時，則進入步驟S52。在步驟S52中，由壓力計117取得燃料入口壓力波形。第16圖是顯示燃料入口壓力波形之測量結果例的說明圖。在步驟S53中，藉由解析該波形，而取得初期壓力下降量α。第19圖是顯示燃料入口壓力之變化的其中一 例的圖表。參考該圖表，可掌握初期壓力下降量αi、最大噴射率dQmax及噴射期間tinj。
在步驟S54中，取得噴射壓Pcr。噴射壓Pcr是作為軌壓感應器121的測量值所取得。然後，在步驟S55中算出基準的初期壓力下降量α0。基準的初期壓力下降量α0，是由「在步驟S54所取得之噴射壓Pcr」的一維映射圖(1-Dimensioual map)所取得。
在步驟S56中，算出初期壓力下降量的差異值△α。具體地說，是執行算式4的演算。
算式4△α=αi-α0
而變數i是指測量值，變數0是指基準的值。
在步驟S57中，參考「為了取得第20圖所示開閥時的缸內壓Pcly_op，而所參考的映射圖」，並算出開閥時的缸內壓Pcly_op。參考第20圖，首先，依據噴射壓Pcr的值，選擇參考的線段(segment)。線段，其噴射壓Pcr越小則傾斜度越大，容易受到初期壓力下降量之差異值△α的影響。選擇出所欲參考的線段後，可藉由套用△α，而算出開閥時的缸內壓Pcly_op。
如以上所述，採用「所推定之開閥時的缸內壓Pcly_op」來取代第4圖所示的缸內壓P(θ)，可藉由在第4圖所示之步驟S5中執行演算，而算出引燃發熱量Qpl。在此，參考「將引燃噴射與主噴射所衍生之熱發生率的時間變化資料，增加至第12圖所示的資料」後的第21圖， 說明引燃發熱量Qpl的計算。參考第21圖，主噴射時的缸內壓Pcly_op可分為：因活塞的壓縮動作所引起之壓力上升的部分、及因引燃噴射所引起之壓力上升的部分。在第21圖中，倘若著眼於引燃噴射所引起的壓力上升部分，相較於不具噴孔腐蝕時的引燃噴射量，具有噴孔腐蝕時的引燃噴射量，其壓力上升幅度較大。這是由於：如第21圖所示之熱發生率的變化，因為噴孔腐蝕的存在與否，而使引燃發熱量Qpl不同。引燃發熱量Qpl不同是起因於：在具有噴孔腐蝕的場合中，因為噴孔出口端的口徑變大，致使噴霧的貫穿力變弱，而在缸內(燃燒室)的中心附近燃燒。換言之，當存在噴孔腐蝕時，引燃噴射所引起的發熱量增加，而該引燃發熱量Qpl的增加成為缸內壓的變化，而出現缸內壓Pcly_op。因此，取得主噴射時的缸內壓Pcly_op，並在步驟S5中，藉由比較「所取得的缸內壓Pcly_op」與「不具噴孔腐蝕時的缸內壓Pcly_op」，可推定引燃發熱量Qpl。接下來，藉由執行步驟S6之後的處理，可判定是否存有噴孔腐蝕。
(第5實施形態)
接著，參考第22、23圖說明本發明的第5實施形態。第5實施形態，具備與第3實施形態及第4實施形態相同的燃料噴射裝置201。第5實施形態，其對是否有噴孔腐蝕的判定過程，不同於第3實施形態及第4實施形態。
首先，在步驟S101中，由壓力計117取得燃料入口壓力波形。接著，在步驟S102中，與第4實施形態相同，取得初期壓力下降量αi。然後，在步驟S103中，與第18圖所示之流程圖中的步驟S57相同，算出主噴射之開閥時的缸內壓Pcly_op。在此，缸內壓Pcly_op中包含：因引燃燃燒所引起的壓力上升部分。
接著，在步驟S104中，由進氣壓感應器118取得進氣歧管壓力pim。不僅如此，在步驟S105中，取得主噴射的時期，也就是指主噴射時期θinj。然後，在步驟S106中，根據在步驟S104所取得的進氣歧管壓力Pim、及在步驟S105所取得的主噴射時期θinj，算出主噴射時的缸內壓Pcly_cal。在此，缸內壓Pcly_cal，是當成「未考慮因引燃噴射所引起之壓力上升」的值而算出。
除此之外，在步驟S107中，根據在步驟S103所取得之開閥時的缸內壓Pcly_op、及在步驟S106所算出之主噴射時的缸內壓Pcly_cal，而算出「因引燃噴射所引起的壓力上升Pcomb_pl」。換言之，是根據以下兩點而算出因引燃噴射所引起的壓力上升Pcomb_pl：由反映了「因引燃噴射所引起之壓力上升」的燃料入口壓力波形所算出的缸內壓Pcly_op；及並未考慮「因引燃噴射所引起的壓力上升」而算出的缸內壓Pcly_cal。
在步驟S108中，推定引燃噴射量Qpl。引燃噴射量Qpl，如同在第23圖中以陰影線所示，是作為「由壓力計117所取得之燃料入口壓力的下降部分」而加以掌 握。
在步驟S109中，根據在步驟S108所取得的引燃噴射量Qpl、及在步驟S104所取得的進氣歧管壓力Pim，而算出「因引燃噴射所引起的壓力上升Pcomb_pl_cal」。亦即，是作為「在未發生噴孔腐蝕的狀態下，使引燃噴射量Qpl點火並燃燒時的計算理論值」，而算出壓力上升Pcomb_pl_cal。在該步驟S109的演算中所採用的引燃噴射量Qpl，具有作為基準燃料噴射量的意義。此外，由於缸內壓與發熱量具有相關性，因此壓力上升Pcomb_pl_cal，具有作為基準發熱量的意義。
接著，在步驟S110，確認引燃噴射量Qpl是否產生變化。具體地說，是與「作為不具有噴孔腐蝕狀態時之引燃噴射量，而預先記憶的引燃噴射量Qpl」進行比較，並確認是否有差異。當在步驟S110判定為No時，處理便返回。當在步驟S110判定為Yes時，則進入步驟S111。在步驟S111中，判斷「在步驟S107所算出的壓力上升Pcomb_pl」，是否變成大於「在步驟S109所算出的壓力上升Pcomb_pl_cal」。當在步驟S111判斷為Yes時，則進入步驟S112，並判斷為產生噴孔腐蝕。亦即，在「當未發現燃料噴射量的差異時，所實測的壓力上升Pcomb_pl變大」的場合中，判定為噴射器產生異常，更具體地說，是判定為發生噴孔腐蝕。無關於「噴射燃料量為相同」，壓力變高，亦即發熱量變大的現象，是發生噴孔腐蝕時的特有現象。
如以上所說明，即使藉由第5實施形態，也能適當地判斷噴射器107是否發生異常、噴射器107是否有噴孔腐蝕。
在壓力上升Pcomb_pl、與壓力上升Pcomb_pl_cal不同的場合中，可判斷為發生引燃燃燒異常。如此一來，壓力上升Pcomb_pl、與壓力上升Pcomb_pl_cal之間的比較，可用於引燃之燃燒狀態的推定。
上述的實施形態僅是用來實施本發明的例子罷了，本發明並不侷限於上述實施形態，對上述實施形態所做的各種變更，仍屬於本發明的範圍，不僅如此，從上述的記載可輕易得知：在本發明的範圍內，可以有其他的各種實施例。

Claims (5)

  1. 一種燃料噴射裝置，具備：噴射器，該噴射器朝引擎的缸內噴射燃料；和燃料噴射量取得部，該燃料噴射量取得部取得由前述噴射器所噴射之燃料噴射量；和發熱量取得部，該發熱量取得部取得由前述噴射器所噴射且點火燃燒的燃料發熱量；和控制部，該控制部在以下的場合中判斷為發生噴射器異常：當由前述燃料噴射量取得部所取得的燃料噴射量、與基準燃料噴射量之間的差為特定範圍內，且由前述發熱量取得部所取得的發熱量，被判斷為較對應於前述基準燃料噴射量的基準發熱量更大，而前述噴射器異常，是指前述噴射器所具有之噴孔的噴孔出口徑擴大。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的燃料噴射裝置，其中前述控制部，執行引燃噴射的燃料噴射量與前述基準燃料噴射量之間的比較、及前述引燃噴射的發熱量與前述基準發熱量之間的比較，而判斷是否發生噴射器異常。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載的燃料噴射裝置，其中前述控制部，執行當斷油控制實施時所執行的單次燃料噴射中前述單次噴射的發熱量、與前述基準發熱量之間的比較，而判斷是否發生噴射器異常。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所記載的燃料噴射裝置，其中前述發熱量取得部，根據缸內壓取得前述已點 火之燃料的發熱量。
  5. 如申請專利範圍第1、2或3項所記載的燃料噴射裝置，其中前述發熱量取得部，根據由前述噴射器所導入之燃料的壓力變動，取得前述已點火之燃料的發熱量。
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