內(nèi)燃機控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種對內(nèi)燃機中的燃料的燃燒狀態(tài)進行控制的內(nèi)燃機控制裝置。更具 體而言，本發(fā)明設及一種在對內(nèi)燃機中的燃料的燃燒狀態(tài)進行控制的同時，能夠降低伴隨 于該控制而產(chǎn)生的噪聲W及振動的內(nèi)燃機控制裝置。
【背景技術】
[0002] 一般而言，在柴油內(nèi)燃機等的內(nèi)燃機（W下，也僅稱為"內(nèi)燃機"）的運轉(zhuǎn)時，由燃 料的燃燒所產(chǎn)生的能量的一部分會被轉(zhuǎn)換為使曲軸旋轉(zhuǎn)的功，但剩余的部分則會被損失。 在該損失中，包括作為由內(nèi)燃機主體產(chǎn)生的熱而失去的冷卻損失、通過廢氣而被排放至大 氣中的排氣損失、伴隨于進氣W及排氣而產(chǎn)生的累損失、W及機械阻力損失等。其中，冷卻 損失W及排氣損失在全部損失中占較大的比例。因此，為了改善內(nèi)燃機的燃料消耗率，減少 冷卻損失W及排氣損失是有效的方法。
[0003] 但是，一般而言，冷卻損失和排氣損失存在此消彼長的關系。目P，當使冷卻損失減 少時，排氣損失將增加，當使排氣損失減少時，冷卻損失將增加。因此，如果能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻損 失與排氣損失之和變小的燃燒狀態(tài)，則內(nèi)燃機的耗油率將被改善。
[0004] 但是，內(nèi)燃機中的燃料（混合氣）的燃燒狀態(tài)W與燃料噴射正時W及增壓等的"給 燃燒狀態(tài)帶來影響的多個參數(shù)"相對應的方式而發(fā)生變化。W下，給燃燒狀態(tài)帶來影響的參 數(shù)也僅被稱為"燃燒參數(shù)"。但是，關于多個燃燒參數(shù)，針對各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)，不易通過實驗W 及模擬等來預先求出適當?shù)闹担ńM合），且需要巨大的相容時間。因此，開發(fā)出了一種系統(tǒng) 性地決定燃燒參數(shù)的方法。
[0005] 例如，在現(xiàn)有的一個控制裝置（W下，也稱為"現(xiàn)有裝置"）中，對"一次燃燒行程 中所產(chǎn)生的總熱量中的、產(chǎn)生其一半熱量的時間點的曲軸轉(zhuǎn)角角度（W下，稱為"燃燒重屯、 角度進行計算。而且，現(xiàn)有裝置在該燃燒重屯、角度與預定的基準值相背離的情況下，通 過對燃料噴射正時進行補正，或者通過對EGR率進行調(diào)整而對燃燒室（氣缸）內(nèi)的氧濃度 進行調(diào)節(jié)，從而使燃燒重屯、角度與基準值一致（例如，參照專利文獻1)。
[0006] 在先技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開2011-202629號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 例如，在柴油內(nèi)燃機中，存在針對一個循環(huán)的燃燒而實施多次噴射燃料的多級噴 射的情況。如果更具體地進行敘述，則在柴油內(nèi)燃機中，存在先于主噴射（主要噴射）之前 實施引燃噴射，接下來再實施主噴射的情況。而且，還存在在主噴射之后實施后噴射的情 況。
[0011] 在實施引燃噴射和主噴射的情況下的曲軸轉(zhuǎn)角角度和熱釋放率之間的關系，例如 通過由圖7(A)的曲線Cl所表示的波形來表示。熱釋放率為，每單位曲軸轉(zhuǎn)角角度（曲軸 的旋轉(zhuǎn)位置的單位變化量）的通過混合氣的燃燒而產(chǎn)生的熱的量、即每單位曲軸轉(zhuǎn)角角度 的熱產(chǎn)生量。W下，該波形也被稱為"燃燒波形"。圖7的（A)所示的波形為，通過W曲軸轉(zhuǎn) 角角度Θ1開始引燃噴射而取得極大值Lp，通過W曲軸轉(zhuǎn)角角度Θ2開始主噴射而取得極 大值Lm。
[0012] 而且，圖7的做表示了曲軸轉(zhuǎn)角角度與"由曲線Cl所示的通過燃燒所產(chǎn)生的熱 量的積算值的、相對于總產(chǎn)生熱量的比率（產(chǎn)熱量比率）"之間的關系。在圖7的度）所示 的示例中，前文所述的燃燒重屯、角度（產(chǎn)熱量比率稱為50%的曲軸轉(zhuǎn)角角度）為曲軸轉(zhuǎn)角 角度Θ3。
[0013] 相對于此，如圖8的（A)中用實線C2所示，在引燃噴射的開始正時從曲軸轉(zhuǎn)角角 度Θ1向曲軸轉(zhuǎn)角角度Θ0WΔ Θ(=Θ1-Θ0)向提前角側(cè)移動了的情況下，通過引燃噴 射的燃料的燃燒而開始產(chǎn)熱的曲軸轉(zhuǎn)角角度W曲軸轉(zhuǎn)角角度AΘ而向提前角側(cè)移動。但 是，在圖7的（A)W及圖8的（A)所示的燃燒中，燃燒重屯、角度在主噴射的燃料的燃燒開始 后（曲軸轉(zhuǎn)角角度Θ2W后）。因此，根據(jù)表示曲線C2所示的關于燃燒的產(chǎn)熱量比率的圖 8的度）可W理解出，燃燒重屯、角度在曲軸轉(zhuǎn)角角度Θ3狀態(tài)下未發(fā)生變化。目P，存在即使 通過使引燃噴射正時向提前角側(cè)移動而使燃燒波形發(fā)生變化，燃燒重屯、角度也不發(fā)生變化 的情況。換言之，燃燒重屯、角度并不一定是準確地反應各循環(huán)的燃燒狀態(tài)的指標值。
[0014] 實際上，對于各種"內(nèi)燃機的負載（要求轉(zhuǎn)矩）W及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速"的組合，發(fā)明人 對"燃燒重屯、角度與耗油率惡化率之間的關系"進行了測量。并將其結(jié)果表示在圖9中。圖 9的曲線化1至曲線化3分別為，低轉(zhuǎn)速且低負載、中轉(zhuǎn)速且中負載、W及高轉(zhuǎn)速且高負載 的情況下的測量結(jié)果。根據(jù)圖9可W理解到，發(fā)明人得出了當內(nèi)燃機的負載W及/或者內(nèi) 燃機轉(zhuǎn)速不同時，耗油率惡化率成為最小的燃燒重屯、角度（耗油率成為最佳的燃燒重屯、角 度）也不同的認識。換言么辨明了如下內(nèi)容，即，即使W燃燒重屯、角度與固定的基準值一 致的方式對燃燒狀態(tài)實施了控制，但只要內(nèi)燃機的負載W及/或者內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速不同，耗油 率惡化率也不一定會變小。
[0015] 因此，作為顯示燃燒狀態(tài)的指標值，發(fā)明人著眼于"熱釋放率重屯、位置代替現(xiàn) 有的燃燒重屯、角度。該熱釋放率重屯、位置通過由燃料的燃燒所產(chǎn)生的熱的每單位曲軸轉(zhuǎn)角 角度的量、即熱釋放率而被規(guī)定，并通過曲軸旋轉(zhuǎn)位置（即，曲軸轉(zhuǎn)角角度）而被表示。雖 然關于熱釋放率重屯、位置的定義將在后文敘述，但是可W說，熱釋放率重屯、位置為與作為 現(xiàn)有的燃燒狀態(tài)的指標值的燃燒重屯、角度相比而更準確地反映燃燒狀態(tài)的指標值。目P，發(fā) 明人的得到了如下認識，即，通過不依存于內(nèi)燃機的負載和/或內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速而將熱釋放率 重屯、位置維持在預定的固定值上，從而能夠?qū)?nèi)燃機的燃燒狀態(tài)維持在特定的狀態(tài)，并且 能夠改善耗油率。因此，發(fā)明人對不依存于內(nèi)燃機的負載和/或內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速而將熱釋放率 重屯、位置維持在固定的曲軸轉(zhuǎn)角角度上的內(nèi)燃機控制裝置進行了研究。
[0016] 但是，如前文所述，內(nèi)燃機中的燃料（混合氣）的燃燒狀態(tài)根據(jù)燃料噴射正時W及 增壓等的多個燃燒參數(shù)而發(fā)生變化。因此，上文所述的熱釋放率重屯、位置，例如也根據(jù)燃料 噴射正時、燃料噴射壓、通過引燃噴射而被噴射的燃料的量W及增壓等的燃燒參數(shù)而發(fā)生 變化。換言之，如上文所述，在欲通過不依存于內(nèi)燃機的負載和/或內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速而將熱釋放 率重屯、位置維持于預定的固定值而將內(nèi)燃機的燃燒狀態(tài)維持在特定的狀態(tài)上從而改善耗 油率的情況下，例如，能夠?qū)⑷剂蠂娚湔龝r、燃料噴射壓、通過引燃噴射而被噴射的燃料的 量W及增壓等的燃燒參數(shù)作為對熱釋放率重屯、位置進行控制的參數(shù)來使用。在運些燃燒參 數(shù)中，燃料噴射正時W及燃料噴射壓等的與燃料噴射相關的參數(shù)（噴射系參數(shù)）補正時的 響應良好，伴隨于補正的熱釋放率重屯、位置的偏差（補正偏差）的計算也較容易。根據(jù)所 設及的觀點，優(yōu)選為，作為對熱釋放率重屯、位置進行控制的參數(shù)，而使用噴射系參數(shù)。
[0017] 但是，如上文所述，在使用噴射系參數(shù)來對熱釋放率重屯、位置進行控制的情況下， 每單位曲軸轉(zhuǎn)角角度的燃燒室內(nèi)的壓力（缸內(nèi)壓）的變化量變大，例如，由于對燃燒噪聲等 伴隨于燃燒的噪聲W及振動的影響變大，因此其結(jié)果為，例如，有可能給將該內(nèi)燃機作為動 力源而搭載的車輛的用戶（例如駕駛員等）帶來不舒適感。因此，優(yōu)選為，在將內(nèi)燃機的燃 燒狀態(tài)維持在特定的狀態(tài)下從而改善耗油率時，不僅要將不依存于動機的負載和/或內(nèi)燃 機轉(zhuǎn)速而將熱釋放率重屯、位置維持在預定的固定值上，還要留意對給用戶帶來不舒適感的 噪聲W及振動進行抑制。
[0018] 因此，在該技術領域中，存在如下要求，即，要求一種能夠在對給用戶帶來不舒適 感的噪聲W及振動的增大進行抑制的同時，通過將熱釋放率重屯、位置維持在固定的曲軸轉(zhuǎn) 角角度上從而使耗油率提高的內(nèi)燃機控制裝置。目P，本發(fā)明的一個目的在于，提供一種能夠 在對給用戶帶來不舒適感的噪聲W及振動的增大進行抑制的同時，通過將熱釋放率重屯、位 置維持在固定的曲軸轉(zhuǎn)角角度上從而使耗油率提高的內(nèi)燃機控制裝置。
[0019] 用于解決課題的方法
[0020] 本發(fā)明的上述目的通過如下的內(nèi)燃機控制裝置來實現(xiàn)，
[0021] 所述內(nèi)燃機控制裝置具備燃燒控制部，所述燃燒控制部設定對向具備增壓器的內(nèi) 燃機的氣缸中所供給的燃料的燃燒狀態(tài)進行控制的燃燒參數(shù)，
[0022] 至少在所述內(nèi)燃機的負載處于從第一闊值起到大于該第一闊值的第二闊值為止 的特定負載范圍內(nèi)時，所述燃燒控制部W使通過熱釋放率而規(guī)定的熱釋放率重屯、位置與第 一曲軸轉(zhuǎn)角角度相等的方式對所述燃燒參數(shù)進行設定，所述熱釋放率為通過所述燃料的燃 燒而產(chǎn)生的熱的每單位曲軸轉(zhuǎn)角角度的量，
[0023] 在所述內(nèi)燃機控制裝置中，
[0024] 在所述熱釋放率重屯、位置位于與所述第一曲軸轉(zhuǎn)角角度相比靠滯后角側(cè)的情況 下，
[00巧]在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速小于第一轉(zhuǎn)速且搭載有所述內(nèi)燃機的車輛的速度小于第一 速度時，所述燃燒控制部執(zhí)行所述增壓器的增壓的增大，
[0026] 在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速在所述第一轉(zhuǎn)速W上或者所述車輛的速度在所述第一速度 W上時，所述燃燒控制部執(zhí)行燃料噴射壓的增大W及燃料噴射正時的提前中的任意一方或 者雙方。
[0027] 發(fā)明效果
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)內(nèi)燃機W及搭載有該內(nèi)燃機的車輛等的運轉(zhuǎn)狀況而區(qū)分使 用為了對熱釋放率重屯、位置進行控制而使用的參數(shù)，從而能夠在對給用戶帶來不舒適感的 噪聲W及振動的增大進行抑制的同時，通過將熱釋放率重屯、位置維持在固定的曲軸轉(zhuǎn)角角 度上而使耗油率提高。
[0029] 本發(fā)明的其他目的、其他特征W及附帶的優(yōu)點，根據(jù)在參照W下的附圖的同時所 記述的關于本發(fā)明的各實施方式的說明而能夠容易地進行理解。
【附圖說明】
[0030] 圖1為用于對熱釋放率重屯、位置（熱釋放率重屯、曲軸轉(zhuǎn)角角度）進行說明的曲線 圖，圖1 (A)為在預定的正時下實施了引燃噴射化及主噴射的情況下的燃燒波形，圖1做表 示與圖1(A)相比引燃噴射被提前了的情況下的燃燒波形。
[0031] 圖2為表示每個內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速W及內(nèi)燃機的負載的組合的、熱釋放率重屯、位置與耗 油率惡化率之間的關系的曲線圖。
[0032] 圖3為本發(fā)明的第一實施方式所設及的內(nèi)燃機控制裝置、W及應用了該內(nèi)燃機控 制裝置的內(nèi)燃機的概要結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖4為表示圖3所示的控制裝置的CPU所執(zhí)行的程序的流程圖。
[0034] 圖5為表示圖3所示的控制裝置的CPU所執(zhí)行的程序的流程圖。
[0035] 圖6為表示圖3所示的控制裝置的CPU所執(zhí)行的程序的一部分的流程圖。
[0036] 圖7為用于對燃燒重屯、角度進行說明的曲線圖。
[0037] 圖8為用于對燃燒重屯、角度進行說明的曲線圖。
[003引圖9為表示每個內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的、燃燒重屯、角度與耗油率惡化率之間的關系的曲線 圖。
【具體實施方式】
[0039] 如前文所述，本發(fā)明的一個目的在于，提供一種在對給用戶帶來不舒適感的噪聲 W及振動的增大進行抑制的同時，通過將熱釋放率重屯、位置維持在固定的曲軸轉(zhuǎn)角角度 (第一曲軸轉(zhuǎn)角角度）上從而能夠使耗油率提高的內(nèi)燃機控制裝置。
[0040] 本發(fā)明人為了實現(xiàn)上述目的而進行專屯、研究的結(jié)果為，通過根據(jù)內(nèi)燃機W及搭載 有該內(nèi)燃機的車輛的運轉(zhuǎn)狀況而將為了對熱釋放率重屯、位置進行控制而使用的參數(shù)區(qū)分 使用，從而能夠在對給用戶帶來不舒適感的噪聲W及振動的增大進行抑制的同時，不依存 于內(nèi)燃機的負載和/或內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速而將熱釋放率重屯、位置維持在預定的固定值上，從改善 耗油率，并由此本發(fā)明人思考出了本發(fā)明。
[0041] 目P，本發(fā)明的第一的實施方式為，
[0042] 一種內(nèi)燃機控制裝置，其具備燃燒控制部，所述燃燒控制部設定對向具備增壓器 的內(nèi)燃機的氣缸中所供給的燃料的燃燒狀態(tài)進行控制的燃燒參數(shù)，
[0043] 至少在所述內(nèi)燃機的負載處于從第一闊值起到大于該第一闊值的第二闊值為止 的特定負載范圍內(nèi)時，所述燃燒控制部W使通過熱釋放率而規(guī)定的熱釋放率重屯、位置與第 一曲軸轉(zhuǎn)角角度相等的方式對所述燃燒參數(shù)進行設定，所述熱釋放率為通過所述燃料的燃 燒而產(chǎn)生的熱的每單位曲軸轉(zhuǎn)角角度的量， W44] 在所述內(nèi)燃機控制裝置中，
[0045] 在所述熱釋放率重屯、位置位于與所述第一曲軸轉(zhuǎn)角角度相比靠滯后角側(cè)的情況 下，
[0046] 在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速小于第一轉(zhuǎn)速且搭載有所述內(nèi)燃機的車輛的速度小于第一 速度時，所述燃燒控制部執(zhí)行所述增壓器的增壓的增大，
[0047] 在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速在所述第一轉(zhuǎn)速W上或者所述車輛的速度在所述第一速度 W上時，所述燃燒控制部執(zhí)行燃料噴射壓的增大W及燃料噴射正時的提前中的任意一方或 者雙方。
[0048] 如上所述，本實施方式所設及的內(nèi)燃機控制裝置被應用于具備增壓器的內(nèi)燃機 中。而且，本實施方式所設及的內(nèi)燃機控制裝置具備燃燒控制部，所述燃燒控制部對被供給 至所述內(nèi)燃機的氣缸的燃料的燃燒狀態(tài)進行控制。
[0049] 至少在所述內(nèi)燃機的負載處于從第一闊值起到大于該第一闊值的第二闊值為止 的特定負載范圍內(nèi)時，所述燃燒控制部W使通過熱釋放率而規(guī)定的熱釋放率重屯、位置與第 一曲軸轉(zhuǎn)角角度相等的方式對所述燃燒參數(shù)進行設定，所述熱釋放率為通過所述燃料的燃 燒而產(chǎn)生的熱的每單位曲軸轉(zhuǎn)角角度的量。
[0050] 另外，上述第一闊值既可W為內(nèi)燃機所能夠取得的負載中的最小值，也可W為大 于該最小值的值。另外，上述第二闊值既可W為內(nèi)燃機所能夠取得的負載中的最大值，也可 W為小于該最大值的值。目P，本實施方式所設及的內(nèi)燃機控制裝置既可W在內(nèi)燃機所能夠 取得的全負載范圍內(nèi)W熱釋放率重屯、位置等于第一曲軸轉(zhuǎn)角角度的方式對燃燒參數(shù)進行 設定，或者，也可W僅在特定的負載范圍內(nèi)W熱釋放率重屯、位置等于第一曲軸轉(zhuǎn)角角度的 方式對燃燒參數(shù)進行設定。而且，對燃燒狀態(tài)進行控制，實質(zhì)上與對燃燒參數(shù)進行設定同義 (即，通過前饋控制和/或反饋控制而將燃燒參數(shù)設定或變更為與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對 應的適當?shù)闹担Ａ硗?，關于燃燒參數(shù)，將在后文詳細敘述。
[0051] 本實施方式所設及的內(nèi)燃機控制裝置至少在內(nèi)燃機的負載處于所述特定負載范 圍內(nèi)時，熱釋放率重屯、位置被維持在第一曲軸轉(zhuǎn)角角度上。因此，通過將該第一曲軸轉(zhuǎn)角角 度設為例如耗油率成為最佳的曲軸轉(zhuǎn)角角度，從而能夠有效地改善該內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)費用。 另外，例如，也可W通過將第一曲軸轉(zhuǎn)角角度設定為包括耗油率W外的運轉(zhuǎn)費用在內(nèi)的總 運轉(zhuǎn)費用（搭載有該內(nèi)燃機的車輛的行駛所需要的實質(zhì)費用）成為最低的曲軸轉(zhuǎn)角角度等 的預定曲軸轉(zhuǎn)角角度，從而有效地改善該內(nèi)燃機的總運轉(zhuǎn)費用。
[0052] 另外，作為能夠有效地對內(nèi)燃機的耗油率、總運轉(zhuǎn)費用等進行改善的熱釋放率重 屯、位置的控制目標值的目標重屯、位置（第一曲軸轉(zhuǎn)角角度），例如能夠預先通過事先的實 驗等來求出。另外，對于能夠?qū)崿F(xiàn)W運種方式而求出的目標重屯、位置（第一曲軸轉(zhuǎn)角角度） 的各種燃燒參數(shù)的組合，例如也能夠預先通過事先的實驗等來求出。W此方式而求出的目 標重屯、位置（第一曲軸轉(zhuǎn)角角度）W及與該目標重屯、位置（第一曲軸轉(zhuǎn)角角度）對應的燃 燒參數(shù)的組合，例如能夠被預先存儲于后文所述的發(fā)動機ECU(電子控制單元）所具備的數(shù) 據(jù)存儲單元（例如ROM等）中，并根據(jù)實際的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而被讀取，并能夠被使用于 使熱釋放率重屯、位置與目標重屯、位置（第一曲軸轉(zhuǎn)角角度）一致的控制中。
[0053] 但是，熱釋放率重屯、位置能夠通過下文所述的各種的方法而被定義。
[0054] 《定義1》 陽化日]熱釋放率重屯、位置Gc為，如圖1(A)所示，與如下的區(qū)域的幾何學的重屯、G相對 應的曲軸轉(zhuǎn)角角度，所述區(qū)域為，由"將一個燃燒行程中的曲軸轉(zhuǎn)角角度設定于橫軸（一個 軸）上且將熱釋放率（每單位曲軸轉(zhuǎn)角角度的熱的產(chǎn)生量）設定于縱軸（與所述一個軸正 交的另一個軸）上的坐標系（曲線圖）"中所描繪的熱釋放率的波形和所述橫軸（所述一 個軸）包圍而成的區(qū)域（在圖1(A)中，為0如。
[0056] 《定義2》
[0057] 熱釋放率重屯、位置Gc為，在通過特定曲軸轉(zhuǎn)角角度而對如下的區(qū)域進行劃分時， 使通過該特定曲軸轉(zhuǎn)角角度而被劃分的兩個區(qū)域的面積相等的特定曲軸轉(zhuǎn)角角度，所述區(qū) 域為，由"將一個燃燒行程中的曲軸轉(zhuǎn)角角度設定于橫軸（一個軸）上且將熱釋放率（每單 位曲軸轉(zhuǎn)角角度的熱的產(chǎn)生量）設定于縱軸（與所述一個軸正交的另一個軸）上的坐標系 (曲線圖）"中所描繪的熱釋放率的波形和所述橫軸（所述一個軸）包圍而成的區(qū)域。 陽0郎]《定義3》
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