发动机控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发动机控制器，其应用于包括有直接燃料喷射阀的内燃机。
【背景技术】
[0002]常规地，包括有直接喷射燃料到气缸内的燃料喷射阀(在下文中，也被称作为“直接喷射阀”)的内燃机已经广泛可用。这种发动机也被称作为“气缸燃料喷射式内燃机”、“直喷式发动机”或者“气缸喷射式发动机”。在直喷式发动机中，大的发动机负荷可能会引起爆燃。当爆燃发生时，常规的发动机控制器会延迟点火正时和进气门的开启正时以控制爆燃的发生(例如，参见公开号为2011-111921的日本专利申请(JP2011-111921A))。
【发明内容】
[0003]不利的是，当点火正时被延迟时，燃料效率有可能会大幅降低。因此，本发明提供一种发动机控制器，其能够无需大幅降低燃料效率就能够控制在直接喷射发动机内的爆燃。为了达到这个效果，该发动机控制器利用阀体移动的调整范围来另外地实施燃料喷射，该阀体通常是燃料喷射阀的针阀(阀体的提升量，其通常是针型阀提升量)。
[0004]本发明的发动机控制器(此后，也被称作为“发明设备”)被应用于内燃机(例如直喷式发动机)，所述内燃机包括气缸，所述气缸限定了“燃烧室，其中以露出燃料喷射阀的喷射孔(燃料喷射孔)的方式来布置燃料喷射阀，并且通过进气门和排气门来打开和关闭燃烧室”。燃料喷射阀包括阀体。在落座位置的阀体关闭燃料喷射孔，使得燃料喷射停止。阀体的从落座位置起的移动量(即，提升量)在多达最大提升量(全升量)的范围内是可以改变的。
[0005]该发明设备包括控制器，所述控制器改变阀体的提升量以在点火正时之前实施从燃料喷射阀的燃料喷射。
[0006]控制器判定控制爆燃的请求(抗爆燃请求)是否有效。在判定该请求有效时，控制器在点火正时之前实施的燃料喷射之后在接近点火正时的预定正时实施燃料喷射。利用在多达“小于最大提升量的部分提升量”的范围内改变的提升量来实施该燃料喷射。这种燃料喷射(利用在多达部分提升量的范围内改变的提升量来实施)被称作为“部分提升燃料喷射”或者“部分提升喷射”。利用在多达最大提升量的范围内改变的提升量来实施的燃料喷射也被称作为“全升燃料喷射、全升喷射或者最大提升喷射”。
[0007 ]因燃烧气体压缩的未燃气体(空气-燃料混合物)的自动点火会导致爆燃。因此，爆燃很可能发生在燃烧室的未燃气体的燃烧速度是低的一部分中。所喷射的燃料喷雾最大行进距离在部分提升燃料喷射下要短于在全升燃料喷射下。换句话说，由部分提升燃料喷射所形成的燃料喷雾的贯穿力是小的。因此，当在接近点火正时(例如接近压缩上止点)的适当正时实施部分提升燃料喷射时，在燃烧室的预定部分(燃烧速度低的一个部分)中可以形成燃料喷雾。在形成燃料喷雾的部分内，火焰传播速度是高的。作为结果，引起爆燃的未燃气体很快地燃烧，因而具有比较少的几率来被燃烧气体压缩。此外，在接近点火正时的正时被喷射的燃料由于正在被燃烧，有助于转矩生成。作为结果，无需大幅降低燃料效率就可以有效地控制爆燃。可以在点火正时之后实施的部分提升燃料喷射能够有效地控制爆燃，在点火正时之前实施的部分提升燃料喷射也能够有效地控制爆燃。
[0008]在该发明设备的方案中，控制器被配置为在判定请求(抗爆燃请求)有效时，连续地多次实施部分提升燃料喷射。
[0009]通过如此连续地多次实施部分提升燃料喷射，燃料喷雾能够在目标位置被连续地形成。因此，上述的方案可以通过部分提升燃料喷射来更加有效地控制爆燃。
[0010]在该发明设备的方案中，控制器包括检测爆燃的爆燃检测器。该控制器被配置为当爆燃检测器检测到爆燃时，判定请求(抗爆燃请求)有效。
[0011]爆燃检测器可以包括下列多个传感器中的至少一个:例如爆燃传感器(爆震传感器)、气缸压力传感器以及离子探针。
[0012]通常地，燃烧室内的温度在热的排出气体经过的排气门附近区域(此后也称作为“排气门侧”)高于在冷空气流经的进气门附近区域(此后也被称作为“进气门侧”)。当因空气进入而生成“从进气门侧到排气门侧的翻滚流”时，火焰首先抵达燃烧室的排气门侧。因此，在进气门侧的未燃气体很可能被燃烧气体(火焰)压缩。整体而言，通常地，爆燃很可能发生在燃烧室的进气门侧。然而，取决于发动机负荷和/或发动机转速，可能生成“沿着活塞冠面从排气门侧到进气门侧行进的翻滚流”。当生成这种翻滚流时，火焰首先抵达进气门侦U。因此，与活塞冠面相邻的排气门上的未燃气体被压缩。作为结果，爆燃可能发生在这个部分内(具体地，燃烧室的排气门侧)。
[0013]在具有较小部分提升量的部分提升燃料喷射(此后也被称作为“第一部分提升燃料喷射”或“进气门侧部分提升燃料喷射”)下的喷雾最大行进距离要短于在具有较大部分提升量的部分提升燃料喷射(此后也被称作为“第二部分提升燃料喷射”或“排气门侧部分提升燃料喷射”)下的喷雾最大行进距离。
[0014]因此，在燃料喷射阀在燃烧室中从进气门侧向排气门侧喷射燃料的配置中，燃料喷雾可以利用第一部分提升燃料喷射来在进气门形成，并且可以利用第二部分提升燃料喷射来在排气门侧形成。在进气门形成的燃料喷雾使在进气门侧的未燃气体的燃烧速度增加，因而能够有效地控制发生在进气门侧的爆燃。在排气门形成的燃料喷雾使在排气门侧的未燃气体的燃烧速度增加，因而能够有效地控制发生在排气门侧的爆燃。
[0015]因此，在发明设备的一个方案中的控制器包括爆燃检测器，并且该控制器被配置为在检测到请求(抗爆燃请求)有效时(即，当爆燃检测器检测到爆燃时)，实施下面的操作。首先，(I)控制器利用被设定为第一提升量的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的进气门侧形成燃料喷雾。然后，(2)当即使在正实施第一部分提升燃料喷射时爆燃检测器仍然检测到爆燃时，控制器利用被设定为“大于第一提升量的第二提升量”的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的排气门侧形成燃料喷雾。第二提升量小于最大提升量。
[0016]如上所述，当检测到爆燃时，首先实施第一部分提升燃料喷射以控制在进气门侧的爆燃，其中该爆燃具有更高的机率发生。然后，当即使在正实施第一部分提升燃料喷射时仍然检测到爆燃时，该爆燃很可能正发生在排气门侧。因此，实施第二部分提升燃料喷射以控制发生在排气门侧的爆燃。整体而言，通过选择性地使用第一部分提升燃料喷射和第二部分提升燃料喷射，无需识别爆燃是正发生在燃烧室的进气门侧还是排气门侧，就可以有效地控制爆燃。
[0017]当燃料喷射阀被配置为在燃烧室中从进气门侧向排气门侧喷射燃料时，在发明设备的一个方案中的控制器包括爆燃识别单元，其判定是否正发生爆燃，并且进一步识别爆燃在燃烧室中是正发生在进气门侧还是排气门侧。在这个配置中，(I)当爆燃识别单元识别出爆燃在燃烧室中是正发生在进气门侧时，控制器判定请求(抗爆燃请求)有效。然后，控制器利用被设定为“第一提升量”的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的进气门侧形成燃料喷雾。进一步地，(2)当爆燃识别单元识别出爆燃在燃烧室中正发生在排气门侧时，控制器判定请求(抗爆燃请求)有效。然后，控制器利用被设定为“大于第一提升量的第二提升量”的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的排气门侧形成燃料喷雾。
[0018]依据此方案，通过第一部分提升燃料喷射可以立即控制在进气门侧发生的爆燃，并且通过第二部分提升燃料喷射可以立即控制在排气门侧发生的爆燃。基于来自分别布置于进气门侧及排气门侧的气缸压力传感器或者离子探针的信号，可以容易地识别爆燃是正发生在进气门侧还是排气门侧。
[0019]在该发明设备的一个方案中，控制器被配置为当发动机的运转状态是“爆燃需要控制的预定运转状态”时，判定请求(抗爆燃请求)有效。该判定不需要例如设定判定标记的处理。具体地，在该方案中，当发动机的运转状态是“爆燃需要控制的预定运转状态”时，实施部分提升燃料喷射。该预定运转状态包括，例如，发动机负荷等于或者大于“恒定的或者可变的阈值负荷”的状态，以及由发动机负荷和发动机转速所确定的运转状态处于预定运转区域内的状态。
[0020]在这个配置中，通过部分提升燃料喷射可以控制爆燃。
[0021]当燃料喷射阀被配置为在燃烧室中从进气门侧向排气门侧喷射燃料时，在该发明设备的一个方案中的控制器实施以下操作。具体地，(I)当发动机的运转状态是爆燃需要控制的第一预定运转状态时，控制器判定请求(抗爆燃请求)有效。然后，控制器利用被设定为第一提升量的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的进气门侧形成燃料喷雾。进一步地，(2)当发动机的运转状态是在燃烧室的排气门侧的爆燃需要控制的第二预定运转状态时，控制器判定请求(抗爆燃请求)有效。进一步地，控制器利用被设定为大于第一提升量的第二提升量的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的排气门侧形成燃料喷雾。
[0022]依据此方案，无需识别爆燃的发生位置，就可以通过第一部分提升燃料喷射控制在进气门侧的爆燃的发生以及通过第二部分提升燃料喷射控制在排气门侧的爆燃的发生。而且在这种情况下，关于抗爆燃请求是否有效的判定不需要例如设定判定标记的处理。具体地，在此方案中，当发动机的运转状态是“燃烧室中在进气门侧和排气门侧的爆燃需要控制的预定运转状态”时，实施对应类型的部分提升燃料喷射。
[0023]空气-燃料混合物的空燃比越大(空气-燃料混合物越稀)就有越高的几率发生爆燃。
[0024]因此，在该发明设备的一个方案中的控制器被配置为随着供应给发动机的空气-燃料混合物的空燃比增加，而增加在接近点火正时的正时实施部分提升燃料喷射的次数。
[0025]因此，即使当空气-燃料混合物的空燃比波动时，无需实施不必要的部分提升燃料喷射，就可以有效地控制爆燃。
[0026]在该发明设备的一个方案中，燃料喷射阀以下面的方式被配置:在气缸的平面视图中，通过从燃料喷射孔喷射的燃料所形成的燃料喷雾的中心轴，与在气缸的上壁面上形成的两个进气门之间的中心线基本上一致。
[0027]进一步地，在该发明设备的一个方案中的燃料喷射阀可以以下面的方式被配置:燃料喷射孔是狭缝的样式并且燃料喷射孔的几何面积在更靠近燃料出口侧且更远离燃料入口侧的部分处越大。燃料喷射阀可以布置为使得燃料喷射孔在气缸的上壁面的外周部分处暴露，喷射孔的长边平行于和气缸的中心轴正交的平面，并且燃料在远离气缸的上壁面的方向上喷射。换句话说，燃料喷射阀可以是作为“狭缝喷嘴式燃料喷射阀”已知的喷射阀。
[0028]从以下参考附图描述的发明的示例性实施例中将容易地理解其他目的、特征以及导致的有益效果。
【附图说明】
[0029]本发明示例性实施例的特征、优点以及技术