[发明专利]内燃机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对向内燃机被给的燃料(混合气体)的燃烧状态进行控制的控制装置。

背景技术

一般情况下，在柴油内燃机等内燃机(以下，也仅称为“内燃机”)运行时，虽然通过混合气体的燃烧而产生的能量的一部分被转换为用于使曲轴旋转的功，但剩余部分会成为损失。在该损失中包括冷却损失、排气损失、随着进气和排气而产生的泵气损失以及机械阻力损失等。其中，冷却损失以及排气损失相对于整体损失占有较大的比例。因此，为了改善内燃机的耗油率，减少冷却损失以及排气损失是较为有效的。

但是，一般情况下，冷却损失与排气损失为此消彼长的关系。即，如果使冷却损失降低则排气损失将增加，如果使排气损失降低则冷却损失将增加。因此，如果能够实现冷却损失与排气损失之和成为最小的燃烧状态，则内燃机的耗油率会被大幅改善。

然而，燃烧状态根据燃料喷射正时以及增压等“对燃烧状态产生影响的多个参数”而变化。以下，对燃烧状态产生影响的参数也仅被称为“燃烧参数”。然而，难以以使多个燃烧参数相对于各运行状态成为适当的值(组合)的方式，而通过实验以及模拟等预先求取各燃烧参数，并且需要大量的适应时间。因此，提出一种系统化地确定燃烧参数的方法。

例如，现有的控制装置之一(以下，也称为“现有装置”)对“产生了在一次燃烧行程中产生的总热量中的一半热量的时间点的曲轴转角角度(以下，称为“燃烧重心角度”)进行计算。而且，现有装置在其燃烧重心角度与预定的基准值产生了背离的情况下，通过对燃料喷射正时进行补正或者通过对EGR(ExhaustGasRecirculation，废气再循环)率进行调节而对燃烧室(气缸)内的氧浓度进行调节，从而使燃烧重心角度与基准值一致(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-202629号公报

发明内容

例如，在柴油内燃机中，存在有对于一个循环的燃烧实施多次喷射燃料的多级喷射的情况。更具体而言，在柴油内燃机中，存在有先于主喷射(maininjection)而实施引燃喷射，然后实施主喷射的情况。而且，存在有在主喷射之后实施后喷射的情况。

实施引燃喷射和主喷射的情况下的曲轴转角角度与热释放率之间的关系例如通过由图8的(A)的曲线C1所示的波形而被表示。热释放率指的是，针对每单位曲轴转角角度(曲轴的旋转位置的单位变化量)，通过混合气体的燃烧而产生的热量，即每单位曲轴转角角度的热释放量。以下，该波形也被称为“燃烧波形”。在图8的(A)所示的波形中，通过在曲轴转角角度θ1处开始的引燃喷射而取得极大值Lp，通过在曲轴转角角度θ2处开始的主喷射而取得极大值Lm。

而且，图8的(B)表示曲轴转角角度与“通过由曲线C1所示的燃烧而产生的热量的累计值相对于总产生热量的比率(发热量比率)”的关系。在图8的(B)所示的示例中，前述的燃烧重心角度(发热量比率成为50％的曲轴转角角度)为曲轴转角角度θ3。

相对于此，如在图9的(A)中用实线C2所示的那样，在仅在引燃喷射的开始正时从曲轴转角角度θ1向提前角侧移动了Δθ而移动到曲轴转角角度θ0的情况下，通过引燃喷射的燃料的燃烧而开始发热的曲轴转角角度(发热开始角度、燃烧开始曲轴转角角度)向提前角侧移动Δθ。但是，在图8的(A)以及图9的(A)所示的燃烧中，燃烧重心角度处于主喷射的燃料的燃烧开始之后(曲轴转角角度θ2之后)。因此，根据表示关于由曲线C2所示的燃烧的发热量比率的图9的(B)可理解，燃烧重心角度保持在曲轴转角角度θ3而未发生变化。即，存在即使因引燃喷射正时向提前角侧移动而使燃烧波形发生变化，燃烧重心角度也不变化的情况。换言之，燃烧重心角度并不一定为准确地反映各循环的燃烧状态的指标值。

实际上，发明人针对各种“内燃机的负载以及内燃机转速”而对“燃烧重心角度与耗油率恶化率之间的关系”进行了测量。该测量结果如图10所示。图10的曲线Hb1至曲线Hb3分别为，低转速且低负载、中转速且中负载以及高转速且高负载的情况下的测量结果。根据图10可理解，发明人明确了如下内容，即，当内燃机的负载和/或内燃机转速不同时，耗油率恶化率成为最小的燃烧重心角度(耗油率成为最优的燃烧重心角度)也不同。换言之，发明人明确了如下内容，即，即使以使燃烧重心角度与固定的基准值一致的方式而对燃烧状态进行控制，如果内燃机的负载和/或内燃机转速不同，则耗油率恶化率也不会成为最小。