内燃机的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机的控制装置。
【背景技术】
[0002]一直以来，作为内燃机的控制装置，已知有一种在主喷射之前实施引燃喷射的内燃机的控制装置。作为这样的控制装置，例如在专利文献I中公开了一种控制装置，其根据燃料的十六烷值来控制引燃喷射，从而使得引燃喷射时的燃料的燃烧开始变为在主喷射的燃料的燃烧开始之前。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2004-308440号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]在应用专利文献I所涉及的技术的情况下，需要预先设定能够应用于控制装置的十六烷值，并在该初始设定的十六烷值的范围内实施引燃喷射。因此，在使用了小于初始设定的十六烷值的十六烷值的燃料的情况下，则难以通过专利文献I的技术来适当地控制引燃喷射。因此，在专利文献I的技术中，在使用了低十六烷值的燃料的情况下存在内燃机的燃烧状态发生恶化的可能性。
[0008]本发明的目的在于提供一种内燃机的控制装置，所述内燃机的控制装置即使在使用了低十六烷值的燃料的情况下也能够对内燃机的燃烧状态发生恶化的情况进行抑制。
[0009]用于解决课题的方法
[0010]本发明所涉及的内燃机的控制装置具备:缸内氧浓度取得部，其取得作为内燃机的气缸内的氧浓度的缸内氧浓度；缸内温度取得部，其取得作为所述气缸内的温度的缸内温度；目标缸内温度取得部，其根据通过所述缸内氧浓度取得部而取得的所述缸内氧浓度来取得主喷射时的目标缸内温度；缸内氧浓度控制部，其根据通过所述目标缸内温度取得部而取得的所述主喷射时的所述目标缸内温度与通过所述缸内温度取得部而取得的所述缸内温度之差来执行缸内氧浓度控制，所述缸内氧浓度控制为，对先于所述主喷射而被实施的引燃喷射时的缸内氧浓度进行控制。
[0011]根据本发明所涉及的内燃机的控制装置，能够减小主喷射时的目标缸内温度与缸内温度的差。由此，即使在使用了低十六烷值的燃料来作为内燃机的燃料的情况下，也能够抑制内燃机的燃烧状态发生恶化的情况。
[0012]在上述结构中也可以采用如下方式，S卩，通过所述缸内氧浓度取得部而取得的所述缸内氧浓度越高，所述目标缸内温度取得部越降低所取得的所述目标缸内温度。
[0013]由于缸内氧浓度越高，则基于气缸内的燃烧的发热量越增加，因此缸内温度也会上升。因此也可以设为，缸内氧浓度越高则目标缸内温度越低。因此，根据该结构，能够取得对应于缸内氧浓度的合适的目标缸内温度。
[0014]在上述结构中也可以采用如下方式，S卩，所述内燃机中所使用的燃料的十六烷值越低，则所述目标缸内温度取得部越升高所取得的所述目标缸内温度。
[0015]由于十六烷值越低则点火性能越低，因此优选为升高目标缸内温度。因此，能够根据该结构来取得对应于十六烷值的合适的目标缸内温度。
[0016]在上述结构中，也可以采用如下方式，即，所述内燃机具备被配置于进气通道中的节气门和被配置于EGR(exhaust gas recirculat1n:废气再循环)通道中的EGR阀，在使所述引燃喷射时的所述缸内氧浓度增大的情况下，当所述EGR阀打开且所述节气门的节流量大于预定值时，所述缸内氧浓度控制部在使所述节流量减少之后将所述EGR阀控制为关闭。
[0017]在使引燃喷射时的缸内氧浓度增大的情况下，在于EGR阀开启且节气门的节流量大于预定值的情况下假设不减少节气门的节流量而将EGR阀设为关闭时，下游侧与进气通道的节气门相比将成为负压，其结果为，可能会产生失火。对于这一点，根据该结构，由于在于EGR阀开启且节气门的节流量大于预定值的情况下，在减少节流量之后将EGR阀控制为关闭，因此能够抑制失火的产生。
[0018]在上述结构中，也可以采用如下方式，即，所述缸内氧浓度控制部在所述内燃机中所使用的燃料的十六烷值在预定值以下的情况下执行所述缸内氧浓度控制。
[0019]上述结构还可以具备追加喷射量控制部，所述追加喷射量控制部根据执行所述缸内氧浓度控制时的所述缸内氧浓度的增加量而对作为所述主喷射后的追加喷射时的燃料喷射量的追加喷射量进行控制。根据该结构，即使在于执行缸内氧浓度控制时缸内氧浓度增加了的情况下，也能够根据该缸内氧浓度的增加量而对追加喷射时的追加喷射量进行控制。由此，能够通过有追加喷射所导致的排气温度上升来对伴随着缸内氧浓度的增加而发生的排气温度降低进行补正。其结果为，由于能够对内燃机的排气净化装置的性能降低进行抑制，因此能够抑制排气排放的恶化。
[0020]在上述结构中，也可以采用如下方式，即，所述缸内氧浓度控制部在通过所述缸内温度取得部而取得的所述缸内温度小于通过所述目标缸内温度计算部而计算出的所述主喷射时的所述目标缸内温度的情况下，与该缸内温度在该目标缸内温度以上的情况相比，使所述弓I燃喷射时的所述缸内氧浓度增大。
[0021 ] 在上述结构中，也可以采用如下方式，即，所述缸内氧浓度控制部在使所述引燃喷射时的所述缸内氧浓度增大时，使流入所述气缸的空气的量增大。
[0022]发明效果
[0023]根据本发明，能够提供一种内燃机的控制装置，其即使在使用了低十六烷值的燃料的情况下，也能够抑制内燃机的燃烧状态发生恶化的情况。
【附图说明】
[0024]图1为表不实施例一所涉及的内燃机的一个不例的模式图。
[0025]图2为表示实施例一所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例的图。
[0026]图3(a)为表示十六烷值、燃烧状态指标、与主喷射时的缸内温度的关系的模式图。图3(b)为使根据缸内氧浓度而取得目标缸内温度时所使用的映射图可视化的图。图3(c)为，使根据A/F、空气量(Ga)或缸内的氧量而取得目标TDC温度时所使用的映射图可视化的图。
[0027]图4(a)为控制装置对节气门、引燃喷射量以及引燃喷射正时进行控制的情况下的控制装置的功能框图。图4(b)以及图4(c)为用于对目标引燃发热量(AQtrg)的计算方法进行说明的图。
[0028]图5为表示实施例一的改变例一所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例的图。
[0029]图6(a)为表示十六烷值、燃烧状态指标、与主喷射时的缸内温度的关系的模式图。图6(b)为使取得实施例一的改变例一所涉及的目标缸内温度时所使用的映射图可视化的图。
[0030]图7为表示实施例一的改变例二所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例的图。
[0031]图8为表示实施例一的改变例三所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例的图。
[0032]图9为表示在实施例二所涉及的控制装置在执行缸内氧浓度控制时对空气量进行控制时的流程图的一个示例的图。
[0033]图10为表示实施例二的改变例一所涉及的控制装置在执行缸内氧浓度控制时对空气量进行控制时的流程图的一个示例的图。
[0034]图11(a)为表示实施例三所涉及的控制装置在执行缸内氧浓度控制时对空气量进行控制时的流程图的一个示例的图。图11(b)为模式化地表示实施例三所涉及的执行缸内氧浓度控制时的流入气缸的空气量的时间变化的图。
[0035]图12(a)为表示在实施例三的改变例一所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时对空气量进行控制时的流程图的一个示例的图。图12(b)为使空气量增量值的映射图可视化的图。
[0036]图13为表示实施例四所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例的图。
[0037]图14(a)为使根据缸内氧浓度而取得目标缸内温度时所使用的映射图可视化的图。图14(b)为模式化地表示在空气流量传感器劣化了的情况下是否存在失火的图。图14(c)为模式化地表示在A/F传感器劣化了的情况下是否存在失火的图。
[0038]图15为表示实施例四的改变例一所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例的图。
[0039]图16为表不实施例五所涉及的内燃机的一个不例的模式图。
[0040]图17为表示实施例五所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制以及追加喷射量控制时的流程图的一个示例。
[0041]图18为模式化地表示排气温度与流入气缸内的空气量的关系的图。
[0042]图19为表示实施例六所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制以及追加喷射量控制时的流程图的一个示例的图。
[0043]图20为表示实施例七所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制以及追加喷射量控制时的流程图的一个示例的图。
[0044]图21为表示实施例八所涉及的内燃机的一个示例的模式图。
[0045]图22为表示实施例八所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例的图。
[0046]图23(a)为使实施例八所涉及的计算目标缸内温度时所使用的映射图可视化的图。图23(b)为表示目标缸内温度与内燃机的耗油率的关系的模式图。
[0047]图24为表示实施例九所涉及的控制装置执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例的图。
[0048]图25为使实施例九所涉及的计算目标缸内温度时所使用的映射图可视化的图。
【具体实施方式】
[0049]以下，对用于实施本发明的方式进行说明。
[0050]实施例一
[0051]对本发明的实施例一所涉及的内燃机的控制装置(以下，称之为控制装置100)进行说明。首先，对应用了控制装置100的内燃机的结构的一个示例进行说明，接下来对控制装置100的详细情况进行说明。图1为表示应用了控制装置100的内燃机5的一个示例的模式图。图1所示的内燃机5被搭载于车辆上。在本实施例中作为内燃机5的一个示例而使用了压缩点火式内燃机。内燃机5具备内燃机主体10、进气通道20、排气通道21、节气门22、燃料喷射阀30、共轨40、泵41、EGR(Exhaust Gas Recirculat1n:废气再循环)通道50、EGR阀51、增压器60、内部冷却器70、各种传感器、控制装置100。
[0052]内燃机主体10具有形成有气缸11的气缸体、被配置于气缸体的上部的气缸盖、被配置于气缸11中的活塞。在本实施例中，气缸11的数目为多个(具体而言为四个)。进气通道20的下游侧分支并与各个气缸11连接。从进气通道20中的上游侧的端部流入有新气。排气通道21的上游侧分支并与各个气缸11连接。节气门22被配置在进气通道20上。节气门22通过接收来自控制装置100的指令而进行开闭，从而对被导入气缸11的空气量进行调整。
[0053]燃料喷射阀30、共轨40以及泵41通过配管而被连通。燃料罐42中所贮留的燃料(在本实施例中使用轻油来作为燃料)通过泵41而被供给压力，从而被供给至共轨40，并且在共轨40中成为高压后被供给至燃料喷射阀30。将本实施例所涉及的燃料喷射阀30在内燃机主体10中配置了多个以便对各个气缸11直接喷射燃料。另外，燃料喷射阀30的配置部位并不限定于图1的结构。例如也可以采用如下结构，即，燃料喷射阀30以向进气通道20喷射燃料的方式而配置。
[0054]EGR通道50为，使从气缸11排出的排气的一部分向气缸11进行再循环的通道。在此之后，将导入气缸11的排气称为EGR气体。本实施例所涉及的EGR通道50对进气通道20的通道中途与排气通道21的通道中途进行连接。EGR阀51被配置于EGR通道50上。EGR阀51通过接收来自控制装置100的指令而进行开闭从而对EGR气体的量进行调整。
[0055]增压器60为，对被吸入到内燃机5中的空气进行压缩的装置。本实施例所涉及的增压器60具备被配置在排气通道21中的涡轮61与被配置在进气通道20中的压缩机62。涡轮61以及压缩机62通过连结部件而被连结。在涡轮61接受来自通过排气通道21的排气的力而旋转了的情况下，与涡轮61连结的压缩机62也会旋转。并且压缩机62通过旋转来对进气通道20的空气进行压缩。由此，流入气缸11的空气被增压。内部冷却器70被配置于与进气通道20的压缩机62相比靠下游侧且与节气门22相比靠上游侧处。在内部冷却器70中被导入有制冷剂。并且内部冷却器70通过被导入到内部冷却器70中的制冷剂而对进气通道20的空气进行冷却。另外，控制装置100对被导入到内部冷却器70中的制冷剂的流量进行控制。
[0056]在图1中，作为各传感器的一个示例而图示了空气流量传感器80、温度传感器81、A/F传感器82以及缸内压力传感器83。空气流量传感器80被配置于与进气通道20的压缩机62相比靠上游侧。空气流量传感器80对进气通道20的空气量(g/s)进行检测，并将检测结果发送至控制装置100。控制装置100基于空气流量传感器80的检测结果而取得流入气缸11内的空气量。温度传感器81被配置于与进气通道20的节气门22相比靠下游侧的部位处。温度传感器81对进气通道20的空气的温度进行检测，并将检测结果发送至控制装置100。A/F传感器82被配置于与排气通道21的涡轮61相比靠下游侧的部位处。A/F传感器82对排气通道21的排气的A/F(空燃比)进行检测，并将检测结果发送至控制装置100。缸内压力传感器83被配置在内燃机主体10中。缸内压力传感器83对作为气缸11内的压力的缸内压力进行检测，并将检测结果发送至控制装置100。除了这些传感器以夕卜，内燃机5还具备曲轴位置传感器等各种传感器。
[0057]控制装置100为对内燃机5进行控制的装置。在本实施例中，作为控制装置100的一个不例而使用了具备 CPU (Central Processing Unit:中央处理器)101、ROM (Read OnlyMemory:只读存储器)102以及RAM (Random Access Memory:随机存取存储器)103的电子控制装置(Electronic Control Unit:电子控制单元)。CPU101为执行控制处理与运算处理等的装置，R0M102以及RAM103为具有作为对CPU101的动作所需要的信息进行存储的存储部的功能的装置。另外后文所述的各流程的各步骤由CPU101来执行。
[0058]控制装置100对燃料喷射阀30进行控制以执行主喷射。此外，控制装置100对燃料喷射阀30进行控制以执行在主喷射之前的正时喷射燃料的引燃喷射。即，引燃喷射为在主喷射之前实施的燃料喷射。通过执行引燃喷射能够抑制主喷射时的急剧的燃烧压力与燃烧温度的上升。此外，控制装置100取得作为气缸11内的氧浓度的缸内氧浓度，并取得作为气缸11内的温度的缸内温度，且基于缸内氧浓度而取得成为主喷射时的目标的缸内温度、即目标缸内温度，并且，执行基于目标缸内温度与缸内温度的差来对引燃喷射时的缸内氧浓度进行控制的缸内氧浓度控制。如使用流程图来对该缸内氧浓度控制的详细情况进行说明则为如下情况。
[0059]图2为表示控制装置100执行缸内氧浓度控制时的流程图的一个示例。控制装置100在执行引燃喷射时(更具体而言为在引燃喷射的执行之前)，执行图2的流程图。控制装置100以预定周期而反复执行图2的流程图。首先，控制装置100取得内燃机5的燃料的十六烷值(CN:Cetane Number)(步骤S10)。在此，由于燃料的比重与十六烷值具有呈反比例的趋势，因此能够基于燃料的比重而取得十六烷值。因此本实施例所涉及的控制装置100在步骤SlO中会基于燃料的比重而取得十六烷值。在该情况下，内燃机5具备在燃料罐42中对燃料的比重进行检测的比重传感器(未图示)。此外在存储部中，存储有关联了燃料的比重与十六烷值的映射图。在步骤SlO中，控制装置100通过从映射图取得与比重传感器所检测到的燃料的比重相对应的十六烷值而取得十六烷值。另外由控制装置100所实施的十六烷值的具体的取得方法并不限定于此，而能够使用公知的方法。
[0060]接下来，控制装置100对在步骤SlO中所取得的十六烷值是否在预定值以下进行判断(步骤S20)。在本实施例中，作为预定值而使用如下这样的值，即，在十六烷值在该预定值以下的情况下，假设未执行本实施例所涉及的缸内氧浓度控制时在内燃机5中会发生失火。在本实施例中，作为该预定值的一个示例而使用48。另外，预定值的具体值并不限定于此。预定值会预先由存储部存储。控制装置100在步骤S20中，对通过步骤SlO所取得的十六烷值是否在存储部所存储的预定值以下进行判断。
[0061]在于步骤S20中判断为否定的情况下(否)，控制装置100会结束流程图的执行。另外，在该情况下，控制装置100会将节气门22的开度控制为预定开度(以下有时会将该预定开度称为通常值)。在于步骤S20中判断为肯定的情况下(是)，控制装置100会取得内燃机5的条件(步骤S30)。内燃机5的条件是指，后文所述的步骤S40的缸内氧浓度的计算中所需的内燃机5的条件。本实施例所涉及的控制装置100在步骤S30中，取得流入气缸11内的空气量以及燃料喷射正时处的燃烧室的容积来作为内燃机5的条件。另外，控制装置100基于空气流量传感器80的检测结果来取得流入气缸11内的空气量。控制装置100基于燃料喷射正时处的活塞的位置来取得燃料喷射正时处的燃烧室(由活塞、气缸体、气缸盖所围成的空间)的容积。控制装置100根据曲轴位置传感器所检测到的曲轴转角来取得活塞的位置。
[0062]接下来，控制装置100取得作为气缸11内的氧浓度的缸内氧浓度(步骤S40)。本实施例所涉及的控制装置100取得气缸11内的氧的mol浓度(mol/cc)来作为缸内氧浓度。具体而言，控制装置100基于流入气缸11内的空气量与燃料喷射正时处的燃烧室的容积来取得气缸11内的氧的mol浓度。更加具体而言，控制装置100使用在步骤S30中所取得的流入气缸11内的空气量以及燃料喷射正时处的燃烧室的容积，并根据下式(I)来取得气缸11内的氧的mol浓度。
[0063]气缸11内的氧的mol浓度=(流入气缸11