專利名稱：內(nèi)燃機控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機控制設(shè)備，其控制內(nèi)燃機的操作狀態(tài)，在所述 內(nèi)燃機中潤滑劑循環(huán)經(jīng)過各個滑動部分。
背景技術(shù)：
諸如汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機的內(nèi)燃機(下文也稱為發(fā)動機)受到 驅(qū)動時所排出的排氣包含有排放入大氣會引起不利的物質(zhì)。具體地，來自于柴油發(fā)動機的排氣包含有主要由碳、煤煙、可溶性有機成分(SOF) 等組成的顆粒物質(zhì)(PM),這些物質(zhì)均會引起空氣污染。作為一種用于凈化包含于排氣中的顆粒物質(zhì)(下文稱為PM)的裝 置，已知存在一種排氣凈化裝置，其中在柴油發(fā)動機的排氣歧管中設(shè)置 顆粒過濾器以收集包含在經(jīng)過排氣歧管的排氣中的PM，從而減少進入 大氣中的排放量。例如，將柴油機顆粒過濾器(DPF)或柴油機顆粒-NOx 還原系統(tǒng)(DPNR)催化劑用作顆粒過濾器。當使用顆粒過濾器來收集PM且如果所收集的PM沉積物的量增加 時，顆粒過濾器堵塞。如果發(fā)生過濾器堵塞，則發(fā)生經(jīng)過顆粒過濾器的 排氣的壓力損失增大以及發(fā)動機排氣背壓的相應(yīng)增大，這導(dǎo)致發(fā)動機輸 出低下以及燃料效率低下。為了解決這個問題，傳統(tǒng)地，在由顆粒過濾器收集的(沉積在顆粒 過濾器上的)PM的量達到一定程度的時刻升高排氣的溫度，使得顆粒 過濾器上的PM燃燒并被除去以重整微粒過濾器。作為一種重整的方法，例如，在主燃料噴射之后且在排氣門關(guān)閉之 前輔助地噴射(后噴射)少量的燃料，以提高排氣的溫度以及燃燒沉積 在顆粒過濾器上的PM(例如，參見日本專利z厶開^H艮2004-211638號)。 注意，后噴射不僅可用于過濾器重整處理還可用于改善發(fā)動機性能。在此，已知的是，作為后噴射的結(jié)果， 一部分的噴射燃料附著于氣 缸內(nèi)的壁面，所附著的燃料稀釋了發(fā)動機潤滑劑，且發(fā)動機潤滑劑的粘
度降低。還已知的是，當粘度隨發(fā)動機潤滑劑溫度越來越高而降低時， 發(fā)動機各個滑動部分的潤滑趨于不足(例如，參見日本專利公開公報8-177432號)。在柴油發(fā)動機中，最大燃燒壓力已經(jīng)由于共軌、噴射器(燃料噴射 閥)等方面的技術(shù)進步而增大。另外，最近，為了改善發(fā)動機的燃料效 率，使用低粘度的發(fā)動機潤滑劑來降低摩擦。此外，為了進一步降低摩 擦，將諸如軸承的滑動部分的寬度制得較小。這樣的最大燃燒壓力的增大、潤滑劑的低粘度以及軸承的較小寬度 有效地改善了發(fā)動機的性能以及燃料的效率。在另一方面，作用在軸承 上的負載(由燃燒壓力導(dǎo)致的負載)增大，這意味著在軸承咬死方面的 環(huán)境不利。如果潤滑劑因為上述的后噴射等被稀釋、且潤滑劑的粘度在惡劣的 潤滑環(huán)境下進一步降低，則難于確保各個發(fā)動機部分的滑動面的油膜厚 度。因此，滑動面的潤滑變得不足，且易于發(fā)生諸如軸承的滑動部分咬 死。具體地，當相當大的燃燒負栽施加到連桿軸承上時，更易于發(fā)生軸 承咬死。發(fā)明內(nèi)容考慮到上述情形而作出本發(fā)明，且本發(fā)明的一個目的是提供一種內(nèi) 燃機控制設(shè)備，即使發(fā)動機潤滑劑因為后噴射等被稀釋，其也能夠確保 諸如軸承的滑動部分的抗咬死性。本發(fā)明的特征在于，在對其中潤滑劑循環(huán)經(jīng)過各個滑動部分的內(nèi)燃機 的操作狀態(tài)進行控制的內(nèi)燃機控制設(shè)備中，包括檢測所述潤滑劑的量的 潤滑劑量檢測部分，當所述潤滑劑量超過預(yù)定值時，執(zhí)行降低所述內(nèi)燃機 輸出的控制。依據(jù)本發(fā)明，檢測內(nèi)燃機(下文稱為發(fā)動機)中潤滑劑的量。當潤 滑劑的量超過預(yù)定值時，即當潤滑劑由燃料稀釋且對諸如軸承的滑動部 分的潤滑不足時，則執(zhí)行降低發(fā)動機輸出的控制，因此，可以防止諸如 軸承的滑動部分的咬死。例如，在柴油發(fā)動機中，在潤滑劑的量超過預(yù) 定值時執(zhí)行降低最大燃燒壓力的控制，從而可以抑制在達到最大燃燒壓 力時施加到諸如軸承的滑動部分的燃燒負載，并且可以防止連桿軸承等
的咬死。因為本發(fā)明采用了基于潤滑劑的量來檢測粘度降低的構(gòu)造，所以可 以確?？挂佬远鵁o需諸如油溫傳感器的相對昂貴的傳感器。也就是， 本發(fā)明在成本上也是有利的。依據(jù)本發(fā)明，當潤滑劑量超過預(yù)定值時，可以執(zhí)行減少供應(yīng)至發(fā)動機 的燃料量的控制。通過這種構(gòu)造，從潤滑劑量超過預(yù)定值的時刻起、也 就是說，從推定潤滑劑的粘度降低的時刻起，減少燃料供應(yīng)量。因此， 可以抑制潤滑劑由燃料稀釋，并且因此可以增強諸如軸承的滑動部分的 抗咬死性。依據(jù)本發(fā)明，當潤滑劑量超過預(yù)定值時，可以執(zhí)行降低發(fā)動機冷卻劑 溫度的控制。通過這種構(gòu)造，可以降低潤滑劑的溫度，進而可以抑制潤 滑劑粘度的降低。因此，可以確保油膜厚度，并且可以增強諸如軸承的 滑動部分的抗咬死性。依據(jù)本發(fā)明，潤滑劑量檢測部分可以通過在發(fā)動機油盤中的潤滑劑的液位超過預(yù)定的上限位時轉(zhuǎn)到ON的上位傳感器實現(xiàn)。通過使用這種上 位傳感器，可以用相對低的費用來實現(xiàn)上述的功能和效果。依據(jù)本發(fā)明，檢測在發(fā)動機中循環(huán)的潤滑劑的量。當潤滑劑量超過 預(yù)定值時，執(zhí)行降低發(fā)動機輸出的控制，從而，盡管潤滑劑由于后噴射等 而稀釋，仍能夠確保諸如軸承的滑動部分的抗咬死性。


圖l是示出應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)動機的一個示例的示意構(gòu)造圖。圖2是示出諸如ECU的控制系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖。圖3是示出由ECU執(zhí)行的用于控制燃燒壓力的過程的流程圖。
具體實施方式
下文將參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。首先將描述一種應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)動機。 發(fā)動機將參照圖l來描述一種應(yīng)用了本發(fā)明的柴油發(fā)動機(下文簡稱為"發(fā) 動機")的示意性構(gòu)造。應(yīng)指出的是，圖1僅示出了發(fā)動機中單個氣缸 的構(gòu)造。此示例中的發(fā)動機l例如通過四氣缸發(fā)動機實現(xiàn)，并且包括形成燃燒室la的活塞10和用作輸出軸的曲軸15?；钊?0通過連桿16連接到曲軸15,使得活塞10的往復(fù)運動通過 連桿16轉(zhuǎn)換成曲軸15的旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器24設(shè)置在曲軸中。 另外，用于檢測發(fā)動機冷卻劑溫度的冷卻劑溫度傳感器21設(shè)置在發(fā)動 機l中。儲存發(fā)動機潤滑劑OL (下文稱為潤滑劑OL)的油盤17設(shè)置于發(fā) 動機l的氣缸體的下部。雖然沒有示出，在發(fā)動機l的操作過程中，儲 存在油盤17中的潤滑劑OL通過油泵上抽而經(jīng)過用于除去雜質(zhì)的濾油 器，并在此后由機油濾清器凈化并被供應(yīng)到活塞10、凸輪軸15、連桿 16等對各個部分進行潤滑、冷卻等。當使用以此方式供應(yīng)的潤滑劑OL 來對發(fā)動機l中的各個部分進行潤滑、冷卻等之后，潤滑劑OL返回油 盤17,且潤滑劑OL儲存在油盤17中直至其再次通過油泵上抽。油位傳感器25設(shè)置在油盤17中。油位傳感器25通過在油盤17中 的潤滑劑OL的液位超過預(yù)定的上限位時轉(zhuǎn)到ON的上位傳感器(例如 限位開關(guān))實現(xiàn)。應(yīng)指出的是，油位傳感器25設(shè)置成例如在潤滑劑OL 稀釋10% (潤滑劑的量達到110% )時轉(zhuǎn)到ON。發(fā)動機1設(shè)置有直接地將燃料噴射入各氣缸的燃燒室la的噴射器 (燃料噴射閥)2。共軌(儲蓄器)3連接到噴射器2。燃料從高壓燃料 泵(未示出)供應(yīng)到共軌3，且每個噴射器2以預(yù)定的正時打開，使得 燃料噴射入發(fā)動機1的每個氣缸的燃燒室la。所噴射的燃料在燃燒室 la中燃燒并作為排氣排出。噴射器2的氣門打開正時(燃料噴射正時) 由將在下文描述的ECU 5控制。進氣歧管11和排氣歧管12連接到發(fā)動機1的燃燒室la。進氣門13 設(shè)置在進氣歧管11和燃燒室la之間。通過打開/關(guān)閉進氣門13，實現(xiàn) 進氣歧管11和燃燒室la之間的連接或斷開。另外，排氣門14設(shè)置在
排氣歧管12和燃燒室la之間。通過打開/關(guān)閉排氣門14,實現(xiàn)排氣歧 管12和燃燒室la之間的連接或斷開。通過進氣凸輪軸和排氣凸輪軸(兩 者均未示出)的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)進氣門13和排氣門14的打開/關(guān)閉，其中曲 軸15的轉(zhuǎn)動傳遞到所述進氣凸輪軸和排氣凸輪軸。進氣擋板4、進氣溫度傳感器22、用于檢測進氣量的進氣壓力傳感 器23等設(shè)置在進氣歧管11中。包括DPF 6a的排氣凈化裝置6等設(shè)置在發(fā)動機1的排氣歧管12中。 排氣凈化裝置6包括檢測DPF 6a的上游和下游之間的壓差的壓差傳感 器26。發(fā)動機1設(shè)置有通過利用排氣壓力來對進氣進行增壓的渦輪增壓器 (增壓器)30。渦輪增壓器30包括設(shè)置在排氣歧管12中的渦輪31和 設(shè)置在進氣歧管11中的壓縮器32。設(shè)置在排氣歧管12中的渦輪31通 過接收排氣能量而轉(zhuǎn)動，且設(shè)置在進氣歧管11中的壓縮器32相應(yīng)地轉(zhuǎn) 動。然后，進氣由于壓縮器32的轉(zhuǎn)動而被增壓，且增壓后的空氣被強 制性地引入發(fā)動機l的每個氣缸的燃燒室la中。進氣歧管11包括用于 冷卻因為壓縮器32的壓縮而處于高溫的進氣的中間冷卻器33。排氣歧管12設(shè)置有繞開渦輪增壓器30的旁通管34。旁通管34包 括廢氣旁通岡35?？刂茝U氣旁通閥35的位置以改變通過旁通管34的排 氣量，從而可以調(diào)節(jié)渦輪增壓器30的轉(zhuǎn)速。由于對渦輪增壓器30轉(zhuǎn)速 的控制，可以調(diào)整發(fā)動機l的增壓壓力。對于渦輪增壓器而言，可以釆 用可變噴嘴渦輪增壓器，其中可變噴嘴設(shè)置在渦輪側(cè)(排氣歧管側(cè))以 通過改變其位置而調(diào)整增壓壓力。發(fā)動機1進一步包括EGR裝置40。 EGR裝置40用于通過將一部 分排氣引入進氣中以降低氣缸內(nèi)的燃燒溫度來降低NOx的形成量。 EGR裝置40包括連通于進氣歧管11和排氣歧管12之間的EGR管41、 設(shè)置在EGR管41中的EGR閥42,等等。通過調(diào)節(jié)EGR閥42的位置， 可以調(diào)節(jié)從排氣歧管12引到進氣歧管11的EGR的量(排氣返回量)。 在此，EGR閥42的位置和廢氣旁通閥35的位置都由ECU 5控制。ECU如圖2所示，ECU 5包括CPU 51、 ROM 52、 RAM 53、備份RAM
54等。ROM52存儲各種控制程序、在執(zhí)行所述各種控制程序時所參考 的映射、等等。CPU51基于所述存儲在ROM52中的各種控制程序和 映射來執(zhí)行各種類型的操作過程。RAM 53起到臨時儲存CPU 51中所 執(zhí)行的操作的結(jié)果、從各傳感器輸入的數(shù)據(jù)等的存儲器的作用。備份 RAM 54起到例如在發(fā)動機1停止時儲存需儲存的數(shù)據(jù)等的非易失性存 儲器的作用。上述的ROM 52、 CPU 51、 RAM 53和備份RAM 54通過總線57 彼此連接，并且連接到外部輸入電路55和外部輸出電路56。加速器位置傳感器27、冷卻劑溫度傳感器21、進氣溫度傳感器22、 進氣壓力傳感器23、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器24、油位傳感器25、壓差傳感 器26等連接到外部輸入電路55。同時，噴射器2、高壓燃料泵的電磁 溢流閥(未示出)、給出油量異常警報的指示器7、廢氣旁通閥35、 EGR 閥42等連接到外部輸出電路56。ECU 5基于諸如加速器位置傳感器27、冷卻劑溫度傳感器21、進 氣溫度傳感器22、進氣壓力傳感器23、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器24等的各種 傳感器的輸出來執(zhí)行發(fā)動機l的各種類型的控制，諸如燃料噴射控制。 另外，ECU5如下所述地控制后噴射和燃燒壓力。后噴射控制ECU 5基于設(shè)置在排氣凈化裝置6中的壓差傳感器26的輸出估計 收集在DPF6a上的PM沉積量。當估計的PM量等于或大于預(yù)定的基 準值(沉積極限)時，ECU 5判定重整DPF 6a的時刻到了 ，并且使得 在發(fā)動機l中于主燃料噴射之后發(fā)生后噴射。由于后噴射，沉積在DPF 6a上的PM燃燒并,皮除去，從而重整DPF6a。在此，對于后噴射控制，例如應(yīng)用了以下方法。具體地，預(yù)先地準 備并存儲用于PM重整的控制映射，其中限定了用于把溫度升高到可重 整DPF 6a的目標排氣溫度的目標后噴射量和噴射正時，并且通過使用 所述用于PM重整的控制映射來控制噴射器2。另外，可以應(yīng)用除上述的使用壓差傳感器26的輸出的方法之外的 其它方法作為估計PM沉積量的方法。具體地，這些方法包括通過試 驗等依據(jù)發(fā)動機1的操作狀態(tài)(諸如排氣溫度、燃料噴射量和發(fā)動機轉(zhuǎn)
速)來獲得PM的附著量而預(yù)先準備映射、并且累計基于此映射所獲得 的PM附著量來獲得PM沉積量的方法，依據(jù)行駛距離或駕駛時間來估 計PM沉積量的方法，等等。燃燒壓力控制將參照圖3所示的流程來描述ECU 5所執(zhí)行的用于控制燃燒壓力的 過程。首先，ECU5監(jiān)測油位傳感器25的輸出，并且在油位傳感器25轉(zhuǎn) 到ON時，ECU 5判定潤滑劑的量超過上限(步驟ST1)。在此，當油 位傳感器25的ON狀態(tài)穩(wěn)定地持續(xù)一個指定時間段時，ECU 5判定"潤 滑劑量已超過上限"，而不是一旦油位傳感器25轉(zhuǎn)到ON就作出判定。 執(zhí)行這種判定過程的原因是為了避免由于振動等引起的潤滑劑液位的 瞬變或在車輛轉(zhuǎn)彎及在傾斜表面上行駛時潤滑劑液位波動(傾斜)所導(dǎo) 致的影響(誤測)。如果在步驟ST1判定為"是"，即如果潤滑劑量超過上限，則過程 進行到步驟ST2，在步驟ST2，指示器7發(fā)光以給出油量異常的警報。 在步驟ST3, ECU5使用其中最大燃燒壓力為低的控制映射來控制發(fā)動 機l的燃料噴射量等。步驟ST3中使用的"其中最大燃燒壓力為低的控 制映射"例如是這樣的一種控制映射當潤滑劑OL稀釋10% (潤滑劑 的量達到110%)時，最大燃燒壓力降低lMPa，且這個映射預(yù)先存儲 在ECU 5的ROM 52中。在另一方面，如果在步驟ST1判定為"否"，即如果不存在油量異 常，則過程進行到步驟ST4，在步驟ST4，使用通常的控制映射來控制 發(fā)動機l的燃料噴射量等。在上述的過程中，當在指示器7發(fā)光之后由于潤滑劑的交換而不再 存在油量異常時，油盤17中的潤滑劑OL的液位恢復(fù)到原始狀態(tài)(正 常液位)。因為油位傳感器25在這種狀態(tài)下轉(zhuǎn)到OFF,基于普通映射來 控制發(fā)動機l。依據(jù)上述的燃燒壓力控制，當儲存在油盤17中的潤滑劑OL的量超 過上限時，即當潤滑劑OL由燃料稀釋且對諸如軸承的滑動部分的潤滑 不足時，則執(zhí)行降低最大燃燒壓力的控制。因此，可以抑制達到最大燃 燒壓力時施加到例如軸承的滑動部分的燃燒負栽，并且可以確保諸如軸承的滑動部分的抗咬死性。因此，即使?jié)櫥瑒㎡L由燃料稀釋，也可以 防止連桿16的軸承等的咬死。其它實施方式除了上述實施方式的構(gòu)造之外，可以執(zhí)行諸如在儲存于油盤17中 的潤滑劑OL的量超過上限時進行用于減少對發(fā)動機1的燃料供應(yīng)的控 制的過程。通過采用這種構(gòu)造，從潤滑劑OL的量超過上限(估計潤滑 劑OL的粘度已經(jīng)降低的狀態(tài))的時刻起減少燃料供應(yīng)量。因此，可以 抑制潤滑劑OL由燃料稀釋，并且可以增強軸承等的抗咬死性。可選地，可以執(zhí)行諸如在儲存于油盤17中的潤滑劑OL的量超過上 限時進行降低發(fā)動機1的冷卻劑溫度的控制的程序。通過釆用這種構(gòu)造， 可以降低潤滑劑OL的溫度，并且可以抑制潤滑劑OL粘度的降低。因 此，可以確保油膜厚度，并且可以增強諸如軸承的滑動部分的抗咬死性。在上述的實施方式中，釆用了檢測油盤17中的潤滑劑OL的液位上 限的油位傳感器作為用于檢測潤滑劑量的傳感器。然而，本實施方式并 不僅限于此，且可以釆用檢測油盤17中的潤滑劑OL的液位上限以及 下限兩者的油位傳感器。通過使用這種油位傳感器，單個傳感器就可以 檢測潤滑劑OL的稀釋和油的不足?？商鎿Q地，可以釆用能夠線性地檢測油盤17中的潤滑劑OL的液位 的液位傳感器作為用于檢測潤滑劑量的傳感器。在此，可采用如下方式控制發(fā)動機通過試驗、計算等預(yù)先獲得與 多種類型的潤滑劑液位(諸如2.5%稀釋、5%稀釋、10%稀釋等)相適 應(yīng)的最大燃燒壓力，準備和儲存多個基于其結(jié)果的燃燒壓力控制映射， 并且，每當(線性)液位傳感器所檢測到的值超過與各燃燒壓力控制映 射對應(yīng)的潤滑劑液位時，選擇與該潤滑劑液位相應(yīng)的燃燒壓力控制映 射。在這種情形下，如果基于通過試驗等預(yù)先獲得的用于各潤滑劑液位 的燃燒壓力控制映射、通過插值法來準備在沒有進行試驗、計算等的區(qū) 域中的燃燒壓力控制映射，則可以根據(jù)由液位傳感器檢測的值來線性地 控制對用于確?？挂佬缘淖畲笕紵龎毫Φ囊种?。
雖然本發(fā)明在上述的實施方式中應(yīng)用于柴油發(fā)動機，本發(fā)明并不限 于此。同樣地在汽油發(fā)動機中，燃料附著于氣缸的內(nèi)壁面，且潤滑劑由 附著的燃料稀釋，這導(dǎo)致諸如軸承的滑動部分的咬死。因此，本發(fā)明可 有效地用于汽油發(fā)動機。在將本發(fā)明應(yīng)用于汽油發(fā)動機時，例如，當潤滑劑的量超過上限時 使用最大發(fā)動機轉(zhuǎn)速比通常低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制映射，以控制發(fā)動機并 抑制最大發(fā)動機轉(zhuǎn)速，從而確保諸如軸承的滑動部分的抗咬死性。應(yīng)當理解在此公開的實施方式在所有方面都是說明性的并且是非 限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的術(shù)語而不是由上述描述限定，并 且意在包括落在所述范圍之內(nèi)的任意修改以及與權(quán)利要求的術(shù)語相當 的含義。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機控制設(shè)備，其控制所述內(nèi)燃機的操作狀態(tài)，在所述內(nèi)燃機中潤滑劑循環(huán)經(jīng)過各個滑動部分，所述內(nèi)燃機控制設(shè)備包括潤滑劑量檢測裝置，用于檢測所述潤滑劑的量；其中當所述潤滑劑量超過預(yù)定值時，執(zhí)行降低所述內(nèi)燃機輸出的控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃;N^制設(shè)備，其中當所述潤滑劑量超過所述預(yù)定值時，執(zhí)行減少對所述內(nèi)燃機的燃料供 應(yīng)量的控制。
3. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃M制設(shè)備，其中當所述潤滑劑量超過所述預(yù)定值時，執(zhí)行降低所述內(nèi)燃機的冷卻劑溫 度的控制。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述潤滑劑量檢測裝置通過在所述內(nèi)燃機的油盤中的潤滑劑的液位 超過預(yù)定的上限位時轉(zhuǎn)到ON的上位傳感器實現(xiàn)。
全文摘要
使用上位傳感器等來檢測發(fā)動機油盤中的潤滑劑的量。當潤滑劑的量超過預(yù)定值時(步驟ST1)，即當諸如軸承的滑動部分的潤滑劑由于潤滑劑被燃料稀釋而不足時，執(zhí)行降低發(fā)動機輸出的控制，諸如降低最大燃燒壓力的控制(步驟ST3)，從而抑制在達到最大燃燒壓力時施加到諸如軸承的滑動部分的燃燒負載并且防止連桿軸承等的咬死。
文檔編號F02D41/04GK101155984SQ20068001089
公開日2008年4月2日 申請日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者戶田忠司 申請人:豐田自動車株式會社