专利名称：柴油机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种柴油机控制系统，该系统可以执行这样的特殊喷射类型借助前期喷射的燃烧来点燃后期喷射，及在熄灭前期喷射时，不会点燃后期喷射。
背景技术：
作为一种多级喷射操作，提出了延迟燃烧操作。在所提出的延迟燃烧操作中，借助引燃火焰产生喷射(在延迟燃烧操作的喷射模式中的前期喷射)从喷射器喷射到气缸中的燃料受到压缩并且点燃，及在这样的延迟角上执行大热量产生喷射(在延迟燃烧操作的喷射模式中的后期喷射)大热量产生喷射的单独燃烧(sole combustion)比较困难，因此借助引燃火焰燃烧来点燃大热量产生喷射，其中该引燃火焰燃烧由引燃火焰产生喷射来产生。在这种方法中，主燃烧(由大热量产生喷射所产生的燃烧)的燃烧角度被延迟，因此在延迟燃烧操作(低NOx工作)中减小了废气的不良成分、尤其是NOx。
如上面所讨论的一样，在内部容积增大的相应气缸中执行主燃烧，因此压力和温度减小了，故废气中的NOx减小了(当该温度和压力增大时，NOx量增大了)。
作为另一个减小燃烧温度的技术是废气再循环技术(EGR)。
在执行延迟燃烧操作的情况下，需要确保有效地执行引燃火焰产生喷射，及有效地燃烧引燃火焰产生喷射的燃料。
这是由于这样的事实当引燃火焰产生喷射的燃料的燃烧熄灭时，大热量产生喷射在后期所喷射的燃料不会被点燃。这可能引起发动机扭矩和/或发动机转速减小，因此未燃烧的气体从发动机中不利地排出。
例如由于随着时间的改变而使燃料喷射系统的装置如喷射器改变它的输出特性，因此可以改变喷射器的喷射量。
因此，在燃料喷射系统的装置如喷射器中例如由于随着时间的改变而可以熄灭引燃火焰产生喷射的燃料的燃烧。这限制了延迟燃烧操作的使用，而在这种延迟燃烧操作中，可以执行上面NOx减少技术。
此外，为了更加可靠地执行引燃火焰燃烧，因此可以提高引燃火焰产生喷射量(延迟燃烧操作的喷射模式中的前期喷射量)。但是，由于引燃火焰燃烧而会引起压力增大和温度升高。在燃烧大热量产生喷射时，这本身会引起NOx减少效果恶化。其结果是，不希望过度提高引燃火焰产生喷射量。
发明内容
本发明解决了上面缺点。因此，本发明的第一目的是提供一种柴油机控制系统，该控制系统可以限制下面这样喷射型中的前期喷射的熄灭前期喷射的熄灭不会产生后期喷射的点燃。本发明的第二目的是提供一种柴油机控制系统，该控制系统在不需要过度大量的引燃火焰产生喷射的情况下借助引燃火焰产生喷射可以可靠地执行引燃火焰燃烧，而这种过量的引燃火焰产生喷射可以导致延迟燃烧操作中的NOx减少效果恶化。
为实现本发明的目的，提供了一种内燃机的柴油机控制系统，该内燃机具有多个气缸，在每个气缸中，以这样的方式来执行前期喷射和随后的后期喷射，从而前期喷射所喷射出的燃料的燃烧引起后期喷射所喷射出的燃料的点燃，前期喷射所喷射出的燃料的燃烧的熄灭不会引起后期喷射所喷射出的燃料的点燃。柴油机控制系统包括多个喷射器、控制装置和缺火探测装置。喷射器把燃料喷射到内燃机的相应多个气缸中。控制装置根据内燃机的工作状态来控制该多个喷射器的打开和关闭。控制装置在每个气缸中通过相应的一个喷射器来执行前期喷射和随后的后期喷射。缺火探测装置用来探测在内燃机中具有缺火的多个气缸中的缺火气缸。控制装置包括前期喷射量校正装置，在缺火探测装置探测到缺火时，该校正装置逐步增加地校正这些气缸中的该缺火气缸的前期喷射的前期喷射量，直到消除缺火为止。
下面描述、所附的权利要求和附图使得能够更好地理解本发明及它的其它目的、特征和优点，在附图中图1是燃料喷射控制工作(第一实施例)的示意性方块图；图2A是这样的图，它示意性地示出了非缺火状态下的曲轴转速变化(第一实施例)；图2B是这样的图，它示意性地示出了在#1气缸中缺少前期喷射时的曲轴转速变化(第一实施例)；图3是示意性方块图，它示出了用来计算出引燃火焰产生校正量的计算控制工作(第一实施例)；图4是曲线图，它示出了引燃火焰产生喷射量的增大模式(第一实施例)；图5A是曲线图，它示出了考虑到共轨压力的、喷射器驱动时间周期和喷射量之间的关系(第一实施例)；
图5B是曲线图，它示出了喷射器驱动时间周期和喷射量之间的关系(第一实施例)；图6是共轨型燃料喷射系统的示意图(第一实施例)；图7是喷射器的示意性横剖视图(第一实施例)；图8是共轨型燃料喷射系统的示意图(第四实施例)；图9是时间图，它示出了曲柄转角和气缸压力之间的关系(第四实施例)；图10是共轨型燃料喷射系统的示意图(第五实施例)；图11是共轨型燃料喷射系统的示意图(第六实施例)；及图12A和12B是这样的视图它示出了不同的喷射模式(改进)。
具体实施例方式
(第一实施例)参照图1-7来描述第一实施例，在该实施例中，在共轨型燃料喷射系统中执行本发明。参照图6和7来描述共轨型燃料喷射系统的基本结构。
共轨型燃料喷射系统这样的系统该系统把燃料喷射到例如柴油机1中。共轨型燃料喷射系统包括共轨2；喷射器3；供给泵4；ECU5(它表示电子控制单元并且与控制装置相对应)。
发动机1具有多个气缸(在这种具体情况下是气缸#1-#4)，在每个气缸中，连续地执行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在图6中，尽管作为发动机1的例子描述四缸发动机，但是发动机1也可以是气缸数目不是四的任何其它类型的发动机。
共轨2是液压储压器，它存储供给到喷射器3中的高压燃料。共轨2通过燃料管线(高压燃料流动通道)6连接到泵送高压燃料的供给泵4的排出口中，从而储存等于燃料喷射压力的共轨压力。
从喷射器3中所泄漏出来的泄漏燃料通过泄漏管路(燃料返回流动通道)7返回到燃料箱8中。
压力限制器11设置在减压管路(燃料返回流动通道)9，该减压管路从共轨2延伸到燃料箱8中。压力限制器11是减压阀，当共轨2的燃料压力超过预定的极限压力时，该减压阀打开以使共轨2的燃料压力等于或者小于预定极限压力。
喷射器3各自设置到发动机1的气缸中。此外，喷射器3各自连接到从共轨2中分支出来的高压燃料管路的下游端上，因此这些喷射器3把存储在共轨2中的高压燃料喷射到相应的气缸中。喷射器3的细节在后面描述。
供给泵4是燃料泵，它把高压燃料泵送到共轨2中。供给泵4包括供给泵部分和高压泵部分。供给泵部分把燃料箱8的燃料吸入到供给泵4中。高压泵部分以高压压缩由供给泵所吸入的燃料，并且把压缩的高压燃料泵送到共轨2中。供给泵部分和高压泵部分由共用的凸轮轴12来驱动。如图6所示一样，例如借助发动机1的曲轴13来旋转凸轮轴12。
此外，供给泵4还包括泵吸入控制阀(在下方中称为“SCV”)14，该控制阀调节吸入到高压泵部分中的燃料量。当ECU5调节SCV14时，共轨压力得到了调节。
接下来，参照图7来描述各个喷射器3的结构和工作原理。
喷射器3是两阀型式，在这种喷射器中，操纵电磁阀32以控制压力控制室(背压室)31中的压力，因此驱动针阀33。当ECU5把喷射命令(脉冲ON)输出电磁阀32中时，电磁阀32的阀体32a的上升运动开始了，同时输出孔34打开了。因此，借助输入孔35来减压的压力控制室31的压力开始减小。
当压力控制室31的压力减小到等于或者小于阀打开压力的值时，针阀33的向上运动开始了。当针阀33上升离开喷嘴座36时，喷嘴室37与形成在主体38中的燃料喷射孔38a相连通。因此，供给到喷嘴室37中的高压燃料从燃料喷射孔38a中喷出。当针阀33连续地向上运动时，喷射速度相应地提高了。
当从ECU5输出到电磁阀32中的喷射命令停止时(脉冲OFF)，电磁阀32的阀体32a的向下运动开始了。当电磁阀32的阀体32a关闭输出孔34时，压力控制室31的压力开始增大。当压力控制室31的压力增大到等于或者大于阀关闭压力的值时，针阀33开始向下运动。当针阀33向下运动并且落座在喷嘴座36上时，喷嘴室37和燃料喷射孔38a之间的连通断开了。因此，从燃料喷射孔38a的燃料喷射停止了。
现在描述ECU5的基本结构。ECU5具有公知结构的微型计算机，该计算机包括CPU、储存装置、输入电路、输出电路和电源线路。CPU执行各种控制过程和计算过程。储存装置(如存储器如ROM、备份RAM、EEPROM、RAM)储存各种程序和数据。在本实施例中，示出了这样的示例情况电子驱动装置(EDU)与ECU5设置成一体。但是，应该注意到，EDU可以与ECU5分开设置。EDU具有喷射器驱动装置5a，它给喷射器3供电并且驱动它；及供给泵驱动装置5b，它给供给泵4的SCV14供电并且驱动它(参见图1，图1示出了这些标号)。
ECU5根据从一些传感器中所供给来的信号(发动机参数与发动机1的工作状态相对应的信号，例如它包括车主(vehicle occupant)的操作状态)执行各种计算过程。
参照图6，用来探测发动机参数的这些传感器包括加速器传感器21，它探测加速器开度(或者加速踏板的位置)；旋转速度传感器22，它探测发动机转速(rpm)；冷却剂温度传感器23，它探测发动机1的冷却剂温度；共轨压力传感器24，它探测共轨压力；及用来探测发动机工作状态的其它传感器25。这些传感器21-25连接到ECU5上。
参照图1的方块图来描述ECU5的主要结构。
对于每个燃料喷射而言，ECU5根据储存在ROM中的程序(如图表、计算公式)和取回到RAM中的发动机参数执行喷射器3的驱动控制工作(喷射控制工作)和供给泵4的SCV14的驱动控制工作(开度控制工作)。
ECU5具有喷射模式(injection pattern)确定装置、目标喷射量计算装置41和目标喷射正时计算装置42，这些装置作为储存在ECU5中的程序来执行，以执行喷射器3的驱动控制工作。
此外，ECU5具有目标压力计算装置43，该装置43作为执行SCV14的驱动控制工作(具体地说，该程序执行供给泵4的排出压力控制工作)的程序来执行。
喷射模式确定装置(未示出)包括这样的程序它确定与目前工作状态相对应的相应喷射模式。这种喷射模式例如可以是单喷射型、正常引燃喷射型或者主延迟引燃喷射型。正常引燃喷射型用来以这样的曲柄转角来喷射燃料该曲柄转角可以实现由大热量产生喷射(后期喷射)所喷射出的燃料的单独燃烧。主延迟引燃喷射型是用来执行延迟燃烧操作，在这种延迟燃烧操作中，以延迟角度喷射燃料，在这种延迟角度下，大热量产生喷射(large heat generative injection)的燃料的单独燃烧比较困难(在正常情况下停止了)，大热量产生喷射的燃料借助引燃火焰燃烧来点燃，该引燃火焰燃烧借助压缩和点燃由引燃火焰产生喷射(后期喷射)所喷射出的燃料来执行。
在下文中，为了便于理解这个实施例，只描述用来执行延迟燃烧操作的主延迟引燃喷射型。
主延迟引燃喷射型是示例性的喷射型，在这种喷射型中，由前期喷射所喷射出的燃料的燃烧导致后期喷射所喷射出的燃料点燃，前期喷射燃料的熄灭导致不会点燃后期喷射的燃料。这个实施例的引燃火焰产生喷射对应于早期喷射，而本实施例的大热量产生喷射对应于后期喷射。
目标喷射量计算装置41包括控制程序。这个控制程序得到与目前工作状态相对应的目标喷射量Q，并且得到命令喷射器驱动时间周期，该时间周期是得到目标喷射量Q所需要的。然后，这种控制程序导致产生喷射延续信号，该信号命令在整个命令喷射器驱动时间周期(具体地说，喷射信号的ON的持续时间周期)上喷射燃料。
具体地说，在执行主延迟引燃喷射型(这种喷射型用来执行延迟燃烧操作)的情况下，(1)得到引燃火焰产生喷射量(前期喷射量)Qp，该喷射量是在引燃火焰燃烧中所需要的燃料量；及(2)得到引燃火焰产生喷射器驱动时间周期Qtp，该时间周期与引燃火焰产生喷射量Qp相对应；及(3)借助从目标喷射量Q中减去引燃火焰产生喷射量Qp来得到大热量产生喷射量Qm，及(4)得到大热量产生喷射器驱动时间周期Qtm，该时间周期与大热量产生喷射量Qm相对应。
目标喷射正时计算装置42包括控制程序。该控制程序得到用来以理想点火正时(预期的目标点火正时)开始点燃燃料的基本喷射正时T，该理想点火正时与目前工作状态相对应。然后，这个控制程序得到用来在基本喷射时间T上开始喷射的喷射命令正时。之后，这个控制程序导致借助喷射器驱动装置5a在所得到的喷射命令正时上产生喷射开始信号(具体地说，喷射信号的ON)。
具体地说，在执行用来执行延迟燃烧操作的主延迟引燃喷射型的情况下，(1)得到引燃火焰产生喷射的目标喷射正时Tp；及(2)得到用来在目标喷射正时Tp上开始喷射的引燃火焰产生喷射命令正时Tp’；及(3)得到引燃火焰产生喷射结束和大热量产生喷射开始之间的间隔(喷射停止时间周期)Tint；及(4)在引燃火焰产生喷射命令正时Tp’上，借助喷射器驱动装置5a在整个引燃火焰产生喷射器驱动时间周期Qtp上产生喷射开始信号(具体地说，喷射信号的ON)；及(5)在大热量产生喷射命令正时时，在整个大热量产生喷射器驱动时间周期上借助喷射器驱动装置5a产生喷射开始信号(具体地说，喷射信号的ON)，其中，该喷射命令正时是在从引燃火焰产生喷射的结束过去了间隔Tint的时候。
由于这种操作，因此喷射器3的喷射速度以图1顶部的右侧所示的方式进行改变，主延迟引燃喷射型式借助引燃火焰产生喷射(预喷射)和大热量产生喷射(主喷射)被执行。
目标压力计算装置43包括控制程序，该控制程序得到目标共轨压力(共轨供给压力)，该共轨压力与目前工作状态相对应。压力控制装置43a得到相应的SCV开度，在这个开度上，由共轨压力传感器24所测量到的实际共轨压力与目标共轨压力相一致，而该目标共轨压力借助目标压力计算装置43来得到。然后，把信号提供到供给泵驱动装置5b中，因此供给泵驱动装置5b产生了阀开度信号(如PWM信号)，从而在SCV14中得到压力控制装置43a所计算出的SCV开度。
接下来，描述用来校正主延迟引燃喷射型式中的引燃火焰产生喷射量Qp的校正控制操作(在下文中称为延迟燃烧操作)。
在延迟燃烧操作中，如上面所讨论的一样，以这样的延迟角度来执行喷射大热量产生喷射的单独燃烧(sole combustion)比较困难(在正常情况下停止了)，及借助由引燃火焰产生喷射的燃料的压缩和点燃所产生的引燃火焰燃烧来点燃大热量产生喷射的燃料，因此燃烧压力和燃烧温度受到限制，尤其地废气中的NOx的含量得到限制(减小了)。因此，在延迟燃烧操作中，引燃火焰产生喷射量Qp设置到最小需要量，其中该最小需要量是点燃大热量产生喷射的燃料所需要的，因此引燃火焰燃烧所产生的燃烧压力和燃烧温度被限制到较小值上。
但是，应该注意的是，仍然具有熄灭引燃火焰产生喷射的燃料燃烧的可能性，这个通过下面方法来产生由于随着时间的改变而改变例如用在共轨型燃料喷射系统中的喷射器3的一部分的特性，从而改变从喷射器3的燃料喷射量。
当引燃火焰产生喷射的燃料的燃烧熄灭时，后期的大热量产生喷射的燃料不会被点燃。这可能会减小发动机扭矩和/或发动机旋转速度，因此不利的是，未燃烧的气体从发动机1中排出来了。
因此，在执行延迟燃烧操作的情况下，需要确保有效地执行引燃火焰产生喷射，有效地燃烧引燃火焰产生喷射的喷射燃料。
因此，在第一实施例的共轨型燃料喷射系统中设置了缺火探测装置44，从而至少在延迟燃烧操作时探测缺火的气缸；及引燃火焰产生喷射量校正装置45(它与前期喷射量校正装置相对应)，它逐步增加地校正缺火气缸的引燃火焰产生喷射量Qp，直到在那个气缸中消除了缺火为止。
现在，更加详细地描述第一实施例的缺火探测装置44。缺火探测装置44包括发动机工况探测装置46(传感器)，它探测发动机1工况的变化；及喷射缺少确定装置47，它根据发动机1工况的变化来确定缺火和缺火气缸的产生。
在第一实施例中，发动机工况探测装置46是转速传感器22，它探测发动机1的转速(发动机1的曲轴13的转速)，喷射缺少确定装置47是程序，它设置在ECU5中并且根据转速传感器22所探测到的转速变化来确定缺火和缺火气缸的产生。
现在，参照图2A和2B来描述喷射缺少确定装置47确定缺火和缺火气缸的产生的机构。这里，应该注意的是，这个特殊实施例的发动机1是四缸发动机，气缸#1-#4的燃烧和膨胀按照第一气缸#1、第三气缸#3、第四气缸#4和第二气缸#2的顺序来产生。
现在描述没有缺火的例子。图2A的波形实线示意性地示出了在没有缺火的状态下曲轴13的转速变化(瞬间转速变化)。在这种情况下，在相应的气缸中重复压缩和膨胀，因此与气缸无关地产生类似转速改变。
现在描述在第一气缸#1中产生缺火的例子。在例如由于随着时间的改变而使第一气缸#1缺少引燃火焰产生喷射量Qp，并且因此大热量产生喷射的燃料不能合适地被燃烧的情况下，第一气缸#1所产生的扭矩缺少。因此，如图2B中的波形实线所示一样，曲轴13的瞬间转速的减少变大了。
此外，在大热量产生喷射的燃料不能合适燃烧的情况下，与大热量产生喷射的燃料能够合适地燃烧的相比，曲轴13转速的增大速度刚好在大热量产生喷射的不合适燃烧之后变小了。
喷射缺少确定装置47是程序。当曲轴13的瞬间转速从在正常燃烧的情况下所测得的、所有气缸的平均转速中减少一个预定量时，这个程序探测缺火的产生。这个程序还确定这样的气缸作为缺火气缸在该气缸中，相对于在正常燃烧的情况下所测得的、所有气缸的平均提高速度，曲轴13转速的增大速度没有达到预定量。
这里，应该注意的是，只根据曲轴13的瞬间转速的减少开始点来探测缺火气缸。此外，曲轴13转速的提高速度相对较小的气缸可以被确定为缺火气缸。
现在，更加详细地描述引燃火焰产生喷射量校正装置45。如上面所讨论的一样，引燃火焰产生喷射量校正装置45用来逐步增加地校正缺火气缸的引燃火焰产生喷射量Qp，直到在缺火探测装置44探测到缺火时使缺火得到消除为止，及引燃火焰产生喷射量校正装置45之后根据引燃火焰产生校正量(前期校正量)Qpi(在该校正量Qpi上缺火被消除)校正每个引燃火焰产生喷射量Qp。如图1所示一样，引燃火焰产生喷射量校正装置45包括校正量计算装置48和校正量储存装置49。校正量计算装置48用来计算要加入到基本引燃火焰产生喷射量Qpa中的引燃火焰产生校正量Qpi。校正量储存装置49用来把引燃火焰产生校正量Qpi储存在储存装置如固定存储器中，并且在下面延迟燃烧操作中的每个基本引燃火焰产生喷射量Qpa中反映所储存的引燃火焰产生校正量Qpi。
参照图3来描述引燃火焰产生喷射量校正装置45的具体结构。
引燃火焰产生喷射量校正装置45包括学习执行确定装置51、工作状态调整装置52、逐渐增大装置53、上述校正量储存装置49、校正反映装置54和异常确定装置55。
现在，更加详细地描述学习执行确定装置51。学习执行确定装置51是程序并且包括确定执行命令装置51a和怠速状态确定装置51b。确定执行命令装置51a确定机动车的运行距离是否等于或者大于预定距离间距(如每1000km)。怠速状态确定装置51b确定发动机1是否处于怠速状态，在这种状态下，发动机1完成预热。当发动机1的工作周期变成等于或者大于预定间距时，并且发动机1的工作状态稳定时，学习执行确定装置51确定满足学习条件。
当发动机1的冷却剂温度变成等于或者大于预定温度时，确定发动机1的预热结束。在满足下面条件中的至少一个时确定怠速状态加速器开度处于0，及发动机转速是预定的怠速转速。
如上面所讨论的一样，在机动车的运行距离变成等于或者大于预定距离间距之后，执行学习操作(缺火诱导状态，在这种状态下，容易产生缺火，并且由下述工作状态调整装置52来执行这种状态)。因此，学习操作(在这种工作中，发动机1的工作不稳定)的频率减小了。
此外，在预热之后的发动机怠速状态时执行学习操作。因此，由加速器操作所产生的、燃烧状态的突然改变不会错误地认为是缺火，因此由机动车驱动状态变化所产生的发动机转速改变容易与缺火区别开来。其结果是，在缺火容易产生的发动机工作状态下可以有效地探测到缺火的产生。即，缺火探测精确度提高了。
现在，更加详细地描述工作状态调整装置52。工作状态调整装置52是程序，当学习执行确定装置51确定满足学习条件时，该程序把处于延迟燃烧操作的发动机1工作状态调整到缺火诱导状态，在这种缺火诱导状态中，由于减少引燃火焰产生喷射量Qp而使得缺火容易产生。
如上面所描述的一样，故意产生由于减少引燃火焰产生喷射量Qp而容易产生缺火的缺火诱导工作状态，因此可以探测到容易产生缺火的气缸。具体地说，在学习操作时，识别容易产生缺火的气缸，并且那个特殊气缸的引燃火焰产生喷射量Qp得到校正。因此，在不是学习操作的正常延迟燃烧操作期间，可以消除缺火的产生。
现在，更加详细地描述逐渐增大装置53。逐渐增大装置53是程序，当缺火探测装置44(发动机工况探测装置46和喷射缺少确定装置47)探测缺火气缸的缺火时，该程序逐渐增大缺火气缸的引燃火焰产生喷射量Qp。
通常，“逐渐增大”意味着图4的实线A所示出的增大模式。当引燃火焰产生喷射量Qp被校正成沿着实线A所示的增大模式时，缺火和点火之间的时间周期被延长了。在这个时间周期期间，发动机1的工作状态由于产生缺火而变得不稳定，从而使车主可能产生令人不愉快的感觉。
考虑到这个，本实施例的逐渐增大装置53提供初始快速增大模式。在这种初始快速增大模式中，在初始较小的喷射数目(injectionnumber)时(燃料喷射的数目较小)具有引燃火焰产生校正量Qpi的、相对较大的增大速度，然后，当在缺火状态连续期间喷射数目(燃料喷射的数目)增大时，减小引燃火焰产生校正量Qpi的增大速度。即，当在缺火状态连续期间增大喷射数目时，引燃火焰产生喷射量Qp(基本引燃火焰产生喷射量Qpa+引燃火焰产生校正量Qpi)被增大成沿着图4的实线B所示的增大曲线。
如上面所描述的一样，借助在初始较小喷射数目时执行引燃火焰产生校正量Qpi的较大增大速度，可以终止缺火，即在较短的时间内消除缺火。
此外，借助在较大喷射数目时减小引燃火焰产生校正量Qpi的增大速度，能够消除缺火的引燃火焰产生校正量Qpi的校正精确度可以得到提高。在这种方法中，可以限制引燃火焰产生喷射量Qp以到达不良的高水平，在这种高水平上，失去了引燃火焰的NOx减小效果。
在这个实施例中，描述了这样的情况用作确定喷射器驱动时间周期的基准的引燃火焰产生喷射量Qp得到格外校正。但是，如下面所描述的一样，借助增大共轨压力可以增大实际引燃火焰产生喷射量Qp。因此，目标共轨压力得到格外校正。
现在，更加详细地描述校正量储存装置49。校正量储存装置49是程序，它储存引燃火焰产生校正量Qpi(学习值)，在该值上，通过由逐渐增大装置53所执行获得的校正引燃火焰产生喷射量Qp来消除缺火。
本实施例的校正量储存装置49暂时把引燃火焰产生校正量Qpi储存到是储存装置的RAM中，在该校正量上，可以消除缺火。之后，当点火开关关掉时，校正量储存装置49从RAM中取回引燃火焰产生校正量Qpi，并且把所取回的引燃火焰产生校正量Qpi储存到是储存装置的固定存储器中。
现在，更加详细地描述校正反映装置54。校正反映装置54是程序，该程序在延迟燃烧操作中把引燃火焰产生校正量Qpi至少反映到引燃火焰产生喷射量Qp中，其中借助校正量储存装置49来储存该校正量Qpi。在图3中，假设校正反映装置54包括在校正量储存装置49中。
当点火开关接通时，这个实施例的校正反映装置54取回储存在是储存装置的固定存储器中的引燃火焰产生校正量Qpi。然后，校正反映装置54在延迟燃烧操作中把现在用作校正量初始值的、所取回的引燃火焰产生校正量Qpi反映到引燃火焰产生喷射量Qp中。
现在，描述借助引燃火焰产生校正量来格外校正引燃火焰产生喷射量Qp的具体示例情况。
当喷射器驱动时间周期和喷射量之间的关系(Tq-Q特性)与图5B的实线A相一致时，借助根据基本引燃火焰产生喷射量Qpa来确定喷射器驱动时间周期，使实际引燃火焰产生喷射量与目标引燃火焰产生喷射量Qp0相一致。
在由于例如在喷射器3中随着时间的改变而使喷射器驱动时间周期和喷射量之间的关系(Tq-Q特性)移动到与图5B的实线B相一致的那一个上的情况下，实际引燃火焰产生喷射量Qp1相对于目标引燃火焰产生喷射量Qp0变成很小，从而当根据基本引燃火焰产生喷射量Qpa来确定喷射器驱动时间周期时，产生大热量产生喷射的燃料的缺火。
因此，在这个实施例中，借助把引燃火焰产生校正量Qpi加入到基本引燃火焰产生喷射量Qpa中来增大引燃火焰产生喷射量Qp(所计算出来的值)。然后，通过喷射器驱动时间周期(延长的驱动时间周期)来控制喷射器3，该时间周期根据上面校正过的引燃火焰产生喷射量Qp来确定，因此实际引燃火焰产生喷射量Qp2与目标引燃火焰产生喷射量Qp0相一致。
这里，如图5A所示一样，(1)当喷射器驱动时间周期(喷射器的供电时间周期)增大了时和(2)当共轨压力(喷射到喷射器中的燃料的供给压力)增大时，从喷射器3中所喷射出的喷射量增大了。
在这个实施例中，尽管描述了这样的示例情况借助把引燃火焰产生校正量Qpi加入到基本引燃火焰产生喷射量Qpa中来增大引燃火焰产生喷射量Qp，但是可以借助通过目标压力计算装置43来逐渐地校正目标共轨压力P来校正引燃火焰产生喷射量Qp。
在这个实施例中，描述集中在延迟燃烧操作中的引燃火焰产生喷射量Qp的校正上。但是，在引燃火焰产生喷射量Qp由于在喷射器3中随着时间的改变而减少的情况下，其它喷射量如大热量产生喷射量Qm可能被减小。根据这一点，可以根据在消除缺火时所测量到的引燃火焰产生校正量Qpi来校正其它喷射量如大热量产生喷射量Qm。
现在，更加详细地描述异常确定装置55。异常确定装置55是程序，当引燃火焰产生校正量Qpi的增大量超过预定的阈值时，该程序确定异常产生。
具体地说，当引燃火焰产生校正量Qpi的增大量超过阈值时，借助可视显示装置(未示出)如灯把异常的产生通知车主，故障确定信号被输出到故障处理系统(诊断工具)。故障确定信号表示在气缸3中产生了异常，其中，引燃火焰产生校正量Qpi的增大量超过了阈值。
异常确定装置55的上面工作可以减少喷射器3的损坏程度。因此，首先可以减少发动机性能的损坏，并且容易实现故障处理(维护)。
现在描述第一实施例的优点。在本实施例的共轨型燃料喷射系统中，如上所述那样，(a)当机动车的运行距离(发动机1的工作时间周期)变成等于或者大于预定间距时，并且发动机1处于怠速状态(满足这样的学习条件发动机1的工作状态稳定)时；(b)发动机1的工作状态调整到缺火诱导状态，在这种状态下，由于减少引燃火焰产生喷射量Qp而在延迟燃烧操作中容易产生缺火。然后，(C)当借助缺火探测装置44来探测缺火时，缺火气缸的引燃火焰产生喷射量Qp逐渐增大；及(d)储存在消除缺火时所测量到的引燃火焰产生校正量Qpi。之后，(e)在发动机1的工作期间(至少在延迟燃烧操作期间)，所储存的引燃火焰产生校正量Qpi反映到其它的引燃火焰产生喷射量(下面的引燃火焰产生喷射量)Qp。
如上所述一样，当机动车的运行距离(工作周期的一个例子)变成等于或者大于预定间距时，执行学习操作(缺火诱导状态，在这种状态下，由于缺少引燃火焰产生喷射量Qp而容易产生缺火)，因此学习操作的频率减小了。即，发动机1工作状态不稳定的学习操作的频率可以得到减少，并且学习操作所产生的、使车主产生令人不愉快的感觉的频率可以得到减少。
此外，在发动机1的工作状态稳定的怠速状态下执行学习操作，因此外部干扰减小了，并且因此引燃火焰产生校正量Qpi的计算精确度得到了提高。在这种方法中，可以有效地限制引燃火焰产生喷射量Qp从而达到不良的高水平，在这种水平上，引燃火焰的NOx减少效果失去了或者受到破坏。
此外，在发动机1的工作中，至少在延迟燃烧操作期间，使用引燃火焰产生校正量Qpi来校正引燃火焰产生喷射量Qp，其中可以高精确度地得到该校正量Qpi。因此，在一个较长的时间周期内，可以可靠地执行延迟燃烧操作。即，借助使延迟燃烧操作进行一个较长的时间周期，使废气中的NOx量减小了。
(第二实施例)在下面实施例中的每一个中，缺火探测装置44(发动机工况探测装置46和喷射缺少确定装置47)不同于第一实施例的探测装置。因此，在下面实施例中的每一个中，描述缺火探测装置44。此外，在下面实施例中的每个中，与第一实施例相同的功能零件用相同的标号来表示。
第二实施例的缺火探测装置44根据发动机1的废气温度变化来探测发动机1的缺火。这里，连接到发动机1的排气管中的废气温度传感器(未示出)用作发动机工况探测装置46。
当引燃火焰产生喷射减少时，大热量产生喷射的燃料没有燃烧，从而导致缺火。在这种情况下，与其它正常气缸的温度相比，在产生缺火时的废气温度减小了。第二实施例的喷射缺少确定装置47是程序，该程序探测到废气温度的这种减少，从而确定缺火气缸。
根据废气温度来确定缺火气缸的技术需要废气温度传感器具有较高的灵敏度。尤其地，在单个废气温度传感器用来监视所有气缸的废气温度改变的情况下，该废气温度传感器需要具有较高的探测温度灵敏度。此外，在废气温度传感器分别设置到气缸中的情况下，可以减少每个废气温度传感器所需要的灵敏度。但是，这会导致费用增加。此外，在所有机动车中需要发动机转速的信息，因此每个车辆具有转速传感器22。但是，当上面技术应用到没有废气温度传感器的机动车上时，不利的是，它导致费用增加。
尽管具有上面缺点，但是，当根据废气温度来识别缺火气缸时，与根据发动机转速来识别缺火气缸的情况相比，ECU5的计算负荷得到减小。此外，ECU5的计算负荷的减少能够扩大工作范围，在该工作范围内，可以执行学习操作(该操作用来诊断缺火及用来校正引燃火焰产生喷射量Qp)。
(第三实施例)第三实施例的缺火探测装置44根据发动机1废气中的空燃比的变化来探测发动机1的缺火。这里，连接到发动机1的排气管中的空燃比传感器(λ传感器如氧浓度传感器，没有示出)用作发动机工况探测装置46。
当引燃火焰产生喷射缺少(燃料缺少)时，大热量产生喷射的燃料没有燃烧，从而导致缺火。在这种情况下，与其它正常气缸的氧浓度(A/F)相比，在产生缺火时的氧浓度(A/F)增大了。第三实施例的喷射缺少确定装置47是程序，该程序探测这种氧浓度(A/F)的增大量，从而确定缺火气缸。
根据废气的空燃比来确定缺火气缸的技术需要空燃比传感器具有较高的灵敏度。尤其地，在单个空燃比传感器用来监视所有气缸的空燃比的变化的情况下，空燃比传感器需要具有较高的探测空燃比的灵敏度。此外，在空燃比传感器分别设置到气缸中的情况下，可以减少每个空燃比传感器所需要的灵敏度。但是，这导致费用增加。此外，在所有机动车中需要发动机转速的信息，因此每个机动车具有转速传感器22。但是，当上面技术应用到没有空燃比传感器的机动车上时，不利的是，它导致费用增加。
尽管具有上面缺点，但是，当根据空燃比来识别缺火气缸时，与根据发动机转速来识别缺火气缸的情况相比，ECU5的计算负荷得到减小。此外，ECU5的计算负荷的减少能够扩大工作范围，在该工作范围内，可以执行学习操作(该操作用来诊断缺火及用来校正引燃火焰产生喷射量Qp)。
(第四实施例)第四实施例的缺火探测装置44根据气缸压力变化来探测发动机1的缺火，该气缸压力是发动机1气缸内的压力。这里，如图8所示一样，每个探测发动机1相应气缸的气缸压力的这些气缸压力传感器61用作发动机工况探测装置46。
在引燃火焰产生喷射的燃料被正常喷射并且随后燃烧大热量产生喷射的燃料时，通过预定曲柄转角(如ATDC20度CA)上的主燃烧得到正常燃烧的气缸压力P0，如图9的实线所示一样。
相反，当引燃火焰产生喷射缺少(燃料缺少)时，大热量产生喷射的燃料没有被燃烧，从而导致缺火。在这种情况下，如图9的点划线B所示一样，在预定曲柄转角(如ATDC20度CA)上观察小于正常燃烧气缸压力P0的气缸压力P1。
第四实施例的喷射缺少确定装置47是程序，该程序探测实验气缸(subject cylinder)在预定曲柄转角(如ATDC20度CA)上的气缸压力，并且在实验气缸的气缸压力比正常燃烧的气缸压力P0小一个等于或者大于预定阈值范围的量时，确定该实验气缸为缺火气缸。
借助使用气缸压力传感器61可以得到预定曲柄转角上的气缸压力的信息，及可以容易地、可靠地探测到具有大热量产生喷射的燃料的燃烧。
此外，使用气缸压力传感器61的上面技术需要把气缸压力传感器61各自设置到气缸中。因此，当这种技术应用到没有气缸压力传感器61的机动车上时，它导致费用增大。
但是，当通过使用气缸压力传感器61来识别缺火气缸时，与根据发动机转速来识别缺火气缸的情况相比，减小了ECU5的计算负荷。此外，ECU5的计算负荷的减小可以扩大工作范围，在该工作范围内，可以执行学习操作(该操作用来诊断缺火及用来校正引燃火焰产生喷射量Qp)。
(第五实施例)第五实施例的缺火探测装置44根据发动机1气缸内的离子流值的变化来探测发动机1的缺火。如图10所示一样，每个测量发动机1的相应气缸的燃烧室内的离子流值的离子流传感器62用作发动机工况探测装置46。借助在加热塞中提供离子流探测功能，例如在安装于燃烧室内的加热塞中设置每个离子流传感器62。在燃烧室内产生离子时，离子流由于具有离子而进行流动。当离子流流动时，与所产生的电流相对应的信号从离子流传感器62输出到ECU5中。
当引燃火焰产生喷射的燃料正常地喷射时，及随后大热量产生喷射的燃料被燃烧时，通过在预定曲柄转角(如ATDC20度CA)上的主燃烧来得到正常燃烧的离子流值。
相反，当缺少(燃料缺少)引燃火焰产生喷射时，大热量产生喷射的燃料没有被燃烧，从而导致缺火。在这种情况下，在预定曲柄转角(如ATDC20度CA)上观察到小于正常燃烧的离子流值的离子流值。
第五实施例的喷射缺少确定装置47是程序，该程序探测实验气缸在预定曲柄转角(如ATDC20度CA)上的离子流值，并且在实验气缸的离子流值比正常燃烧的离子流值小一个等于或者大于预定阈值范围的量时，确定实验气缸作为缺火气缸。
借助使用离子流传感器62来得到预定曲柄转角上的气缸压力的信息，可以容易地、可靠地探测到具有大热量产生喷射的燃料的燃烧。
此外，使用离子流传感器62的上面技术需要把离子流传感器62相应地设置到气缸中。因此，当这种技术应用到没有离子流传感器62的车辆上时，它导致费用增大。
但是，在通过使用离子流传感器62来识别缺火气缸时，与根据发动机转速来识别缺火气缸的情况相比，减小了ECU5的计算负荷。此外，ECU5的计算负荷的减少可以扩大工作范围，在该工作范围内，执行学习操作(该操作用来诊断缺火和用来校正引燃火焰产生喷射量Qp)。
(第六实施例)第六实施例的缺火探测装置44根据发动机1的燃烧声音的变化来探测发动机1的缺火。如图11所示，通过测量发动机1的振动来探测燃烧声音的燃烧声音传感器63用作发动机工况探测装置46。
燃烧声音传感器63布置在合适位置(如环绕发动机1的中心的位置)上，在该位置上，探测到每个气缸的燃烧振动，因此燃烧声音传感器63可以探测到每个气缸的燃烧声音。具体地说，燃烧声音传感器63在产生主燃烧的曲柄转角上探测预定频率(该频率适合于探测燃烧声音)成分的燃烧声音压力。
当引燃火焰产生喷射的燃料正常喷射时，及随后大热量产生喷射的燃料被燃烧时，在预定曲柄转角间隔(如ATDC10-30度CA)上得到由主燃烧所导致的燃烧声音压力。
相反，当引燃火焰产生喷射缺少(燃料缺少)时，大热量产生喷射的燃料没有被燃烧，从而导致缺火。在这种情况下，在预定曲柄转角间隔(如ATDC10-30度CA)上观察到小于正常燃烧的燃烧声音压力的燃烧声音压力。
第六实施例的喷射缺少确定装置47是程序，该程序探测实验气缸在预定曲柄转角间隔(如ATDC10-30度CA)上的燃烧声音压力，并且在实验气缸的燃烧声音压力比正常燃烧的燃烧声音压力小一个等于或者大于预定阈值范围的量时，确定该实验气缸作为缺火气缸。
只需要设置探测燃烧声音的单一燃烧声音传感器63。但是，当这种技术应用到没有燃烧声音传感器63的机动车上时，它导致费用增大。
但是，在通过使用燃烧声音传感器63来识别缺火气缸时，与根据发动机转速来识别缺火气缸的情况相比，减小了ECU5的计算负荷。此外，ECU5的计算负荷的减少可以扩大工作范围，在该工作范围内，执行学习操作(该操作用来诊断缺火和用来校正引燃火焰产生喷射量Qp)。
现在，描述上面实施例的改进。在上面实施例的每个中，作为主延迟引燃喷射型的例子，描述了这样的情况在大热量产生喷射之前，执行单一引燃火焰产生喷射。
此外，如图12A所示一样，在大热量产生喷射之前，执行多个引燃火焰产生喷射(前期喷射)。此外，还可以多次执行大热量产生喷射。
此外，如图12B所示一样，本发明可以应用到所有喷射型式(包括不同于延迟燃烧操作的喷射型式)上，在每个喷射型式中，借助前期喷射的燃料的燃烧的交接来连续地执行后期喷射的燃料的燃烧。
在上面这些实施例中，在怠速工作时执行学习操作(该操作用于诊断缺火和用于校正引燃火焰产生喷射量Qp)。但是，在不是怠速工作的、发动机1的任何其它稳定工作状态下也可以执行学习操作。此外，发动机1的工作状态在发动机转速范围内可以分成多个层次，并且每个层次可以得到引燃火焰产生校正量Qpi(或者前期校正量)。
在上面这些实施例中的每一个中，描述了这样的情况两阀型式的喷射器3每个具有电磁阀32。此外，本发明可以应用到具有喷射器的柴油机控制系统上，在每个喷射器中，线性螺线管(如压电致动器、电磁驱动器)直接驱动针阀33。
在上面这些实施例中的每一个中，描述了这样的情况本发明可以应用到共轨型燃料喷射系统中。此外，本发明可以应用到没有使用共轨的柴油机控制系统中。
本领域普通技术人员容易得到其它优点和改进。因此，广义上的本发明不局限于所示出的和所描述的这些具体细节、典型装置和示例。
权利要求
1.一种内燃机(1)的柴油机控制系统，该内燃机具有多个气缸(#1-#4)，在每个气缸中，以这样的方式来执行前期喷射和随后的后期喷射，从而前期喷射所喷射出的燃料的燃烧引起后期喷射所喷射出的燃料的点燃，前期喷射所喷射出的燃料的燃烧的熄灭不会引起后期喷射所喷射出的燃料的点燃，该柴油机控制系统包括多个喷射器(3)，它们把燃料喷射到内燃机(1)的相应多个气缸(#1-#4)中；控制装置(5)，它根据内燃机(1)的工作状态来控制多个喷射器(3)的打开和关闭，其中控制装置(5)在每个气缸(#1-#4)中通过相应的一个喷射器(3)来执行前期喷射和随后的后期喷射；缺火探测装置(44)，它用来探测在内燃机(1)中具有缺火的多个气缸(#1-#4)中的一个缺火气缸，其中控制装置(5)包括前期喷射量校正装置(45)，在缺火探测装置(44)探测到缺火时，该校正装置逐渐增加地校正这些气缸(#1-#4)中的该缺火气缸的前期喷射的前期喷射量(Qp)，直到消除缺火为止。
2.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，前期喷射是用来产生引燃火焰的引燃火焰产生喷射；后期喷射是用来产生大热量的大热量产生喷射；控制装置(5)以这样的方式执行延迟燃烧操作，从而在一延迟角上执行大热量产生喷射，在此处不能正常地进行大热量产生喷射的单独燃烧，和借助由引燃火焰产生喷射的压缩和点燃所执行的引燃火焰燃烧来点燃大热量产生喷射；及前期喷射量校正装置(45)是引燃火焰产生喷射量校正装置(45)，当在延迟燃烧操作中缺火探测装置(44)探测到缺火时，该校正装置逐渐增加地校正这些气缸(3)中的该缺火气缸的引燃火焰产生喷射的引燃火焰产生喷射量，直到消除缺火为止。
3.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，控制装置(5)包括用来确定是否满足学习条件的学习执行确定装置(51)，其中学习执行确定装置(51)确定当内燃机(1)的工作周期等于或者大于预定间隔时满足学习条件，及内燃机(1)的工作状态稳定；工作状态调整装置(52)，在学习执行确定装置(51)确定满足学习条件时，该调整装置(52)把内燃机(1)的工作状态调整到缺火诱导状态，在这种缺火诱导状态下，由于前期喷射的前期喷射量(Qp)的缺少而容易产生缺火；逐渐增大装置(53)，当缺火探测装置(44)探测到缺火时，该增大装置(53)逐渐增大多个气缸(#1-#4)中的该缺火气缸的前期喷射量(Qp)；校正量储存装置(49)，用来储存前期校正量(Qpi)，在逐渐增大装置(53)逐渐增大多个气缸(#1-#4)中的该缺火气缸的前期喷射量(Qp)时，该校正量(Qpi)用来校正多个气缸(#1-#4)中的该缺火气缸的前期喷射量(Qp)，并且在消除缺火时执行该校正量；及校正反映装置(54)，用于把储存在校正量储存装置(49)中的前期校正量(Qpi)反映到另一个前期喷射量(Qp)中。
4.如权利要求3所述的柴油机控制系统，其特征在于，逐渐增大装置(53)通过使用初始快速增大的模式来校正前期喷射量，在这种初始快速增大的模式中，在初始较小的喷射数目时具有相对较大增大速度的前期校正量(Qpi)，及然后在缺火持续期间，增大喷射数目时，减小前期校正量(Qpi)的增大速度。
5.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，前期喷射量校正装置(45)借助下面中一个来逐步增加地校正前期喷射量增大喷射器(3)的供电时间周期；及增大喷射到喷射器(3)中的燃料的供给压力。
6.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，前期喷射量校正装置(45)包括异常确定装置(55)，当用来校正前期喷射量(Qp)的前期校正量(Qpi)超过预定阈值时，该确定装置(55)确定产生了异常。
7.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，缺火探测装置(44)根据内燃机(1)的转速变化来探测内燃机(1)中的缺火。
8.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，缺火探测装置(44)根据内燃机(1)的废气温度变化来探测内燃机(1)的缺火。
9.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，缺火探测装置(44)根据内燃机(1)废气中的空燃比变化来探测内燃机(1)的缺火。
10.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，缺火探测装置(44)根据气缸压力的变化来探测内燃机(1)中的缺火，该气缸压力是内燃机(1)气缸内的压力。
11.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，缺火探测装置(44)根据内燃机(1)气缸内的离子流值的变化来探测内燃机(1)中的缺火。
12.如权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，缺火探测装置(44)根据内燃机(1)的燃烧噪声的变化来探测内燃机(1)中的缺火。
全文摘要
在满足学习条件时，在延迟燃烧操作中把发动机(1)的工作状态调整到缺火诱导状态，在该缺火诱导状态下，在发动机(1)的气缸(#1－#4)中由于引燃火焰产生喷射量(Qp)的缺少而容易产生缺火。当探测到缺火时，缺火气缸的引燃火焰产生喷射量(Qp)逐渐增大。然后，在通过这个来消除缺火时，储存消除缺火时的引燃火焰产生校正量(Qpi)。之后，根据所储存的引燃火焰产生校正量(Qpi)来校正该引燃火焰产生喷射量(Qp)。
文档编号F02D41/38GK1749543SQ20051009929
公开日2006年3月22日 申请日期2005年9月14日 优先权日2004年9月14日
发明者内山贤 申请人:株式会社电装