專利名稱：用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機的冷啟動過程中，由于氣缸壁面的溫度低，氣缸內(nèi)的燃燒狀態(tài)變得不穩(wěn)定，由此會發(fā)生點火失敗。
作為對策，已知如下技術(shù)其中，在柴油發(fā)動機的啟動過程中，檢測將首先點火的氣缸，并且根據(jù)發(fā)動機速度和水溫來改變噴射到順次點火的氣缸內(nèi)的燃料的噴射正時和燃料量。例如參照專利文件1日本專利申請公報JP-A-H8-296477專利文件2日本專利申請公報JP-A-S63-154841專利文件3日本專利申請公報JP-A-2000-8930專利文件4日本專利申請公報JP-A-2002-30960根據(jù)這些傳統(tǒng)技術(shù)，點火順序變得精確，并且改善了啟動性能。
然而，當(dāng)在初始點火之后發(fā)生點火失敗時，點火順序變得不正確，并且傳統(tǒng)上，停止向點火失敗的氣缸噴射燃料。由此，至內(nèi)燃機啟動完成的時間變長。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是在用于內(nèi)燃機的燃料噴射裝置中提供一種技術(shù)，其中在發(fā)動機啟動過程中的點火失敗得以抑制并且從啟動開始至啟動完成的時間更為適當(dāng)。
為了達(dá)到此目的，用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置是用于具有多個氣缸的壓縮點火式內(nèi)燃機的燃料噴射正時控制裝置，其特征在于包括為每個氣缸設(shè)置的并且向氣缸內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥；估計或檢測每個氣缸的燃燒狀態(tài)的燃燒狀態(tài)檢測裝置；以及燃料噴射正時設(shè)定裝置，該裝置將已經(jīng)由燃燒狀態(tài)檢測裝置估計或檢測為點火失敗的氣缸的燃料噴射正時向第一燃料噴射正時改變。
在此，燃料噴射閥設(shè)置在每個氣缸上，并且能夠在不同的時間將燃料噴射到每個氣缸內(nèi)。
此外，燃燒狀態(tài)檢測裝置估計或檢測每個氣缸的燃燒狀態(tài)。然后，燃燒狀態(tài)檢測裝置檢測氣缸內(nèi)的燃燒是否正常發(fā)生或者是否發(fā)生點火失敗。在此，點火失敗可包括如下情況空氣-燃料混合物沒有點燃；在空氣-燃料混合物點燃和冒出火焰后火焰沒有傳播；以及發(fā)生了火焰?zhèn)鞑?，但是火焰熄滅，同時殘留了大量空氣-燃料混合物。此外，已經(jīng)供應(yīng)到氣缸內(nèi)的空氣-燃料混合物中的等于或大于容許比率的一部分沒有燃燒的情況也可視為點火失敗。此外，燃燒狀態(tài)劣化的情況也可視為點火失敗。
燃料噴射正時設(shè)定裝置改變每個氣缸內(nèi)的燃料噴射正時。來自燃料噴射閥的燃料以已經(jīng)由此燃料噴射正時設(shè)定裝置設(shè)定的燃料噴射正時噴射。此外，燃料噴射正時設(shè)定裝置將點火失敗的氣缸的燃料噴射正時設(shè)定為第一燃料噴射正時。
此外，通過使點火失敗的氣缸的燃料噴射正時不同于沒有發(fā)生點火失敗的氣缸的燃料噴射正時，能夠改善點火失敗的氣缸的燃燒狀態(tài)。此外，在沒有發(fā)生點火失敗的氣缸內(nèi)，由于燃料噴射正時沒有從正常的正時改變，所以能夠抑制所產(chǎn)生扭矩的減少等。以此方式，通過僅改變點火失敗的氣缸的燃料噴射正時，能夠改善內(nèi)燃機的啟動性能。此外，由于針對每個氣缸設(shè)定了燃料噴射正時，能夠促進燃料的燃燒而不管氣缸之間的差異如何，例如電熱塞中的溫差、進氣量差、壁面溫差等之間的差異。
注意，“向第一燃料噴射正時改變?nèi)剂蠂娚湔龝r”還可指將燃料噴射正時設(shè)定為第一燃料噴射正時，或者指燃料噴射正時僅向第一燃料噴射正時改變一個事先確定的量。
在本發(fā)明中，第一燃料噴射正時可以是與檢測到點火失敗時使用的燃料噴射正時相比燃料點火更為容易的燃料噴射正時。
在此，當(dāng)燃料的燃料噴射正時改變時，燃料點火的容易性——即可燃性——改變。例如，氣缸內(nèi)的氣體溫度隨活塞上升而升高，并且當(dāng)活塞位置處于壓縮上死點時最高。隨后，氣缸內(nèi)的氣體溫度隨活塞的下移而降低。此外，由于隨著氣缸內(nèi)的氣體溫度的升高，通過在接近壓縮上死點處進行燃料噴射，燃料更容易點火，所以能夠增加燃料的可燃性并且能夠改善燃燒狀態(tài)。因此，“燃料點火更容易的燃料噴射正時”可表示燃料的可燃性得以優(yōu)化的燃料噴射正時，或者可表示壓縮上死點。
在本發(fā)明中，在燃燒狀態(tài)檢測裝置估計出或檢測出沒有發(fā)生點火失敗的氣缸中，在估計出或檢測出沒有發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)的燃料噴射正時可設(shè)定為當(dāng)燃燒狀態(tài)檢測裝置已經(jīng)估計出或檢測出沒有發(fā)生點火失敗時使用的燃料噴射正時。
在此，當(dāng)燃料的噴射正時設(shè)定到壓縮上死點以使可燃性最優(yōu)時，除了可燃性改善之外，產(chǎn)生的扭矩降低。即，若燃料在活塞接近壓縮上死點時噴射和燃燒，由于散發(fā)到燃燒室壁面的熱量高，所以冷卻損失變大，并且產(chǎn)生的扭矩等量地減少。由此，在沒有發(fā)生點火失敗的氣缸中，當(dāng)沒有發(fā)生點火失敗時所使用的燃料噴射正時維持原樣，燃料噴射正時沒有向第一燃料噴射正時改變。由此，能夠抑制所產(chǎn)生扭矩的降低。此外，在燃料在前一沖程循環(huán)中已經(jīng)點燃的氣缸中，不需要進一步提高可燃性。
在本發(fā)明中，在燃燒狀態(tài)檢測裝置估計出或檢測出發(fā)生點火失敗的氣缸中，在估計出或檢測出發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)的燃料噴射正時可設(shè)定為在燃燒狀態(tài)檢測裝置已經(jīng)估計出或檢測出發(fā)生點火失敗時所使用的燃料噴射正時，此外，在隨后的沖程循環(huán)中，燃料噴射正時可向第一燃料噴射正時改變。
在此，即使在點火失敗發(fā)生在某一氣缸時，由于在此氣缸中燃料噴射到其溫度在壓縮沖程中已經(jīng)升高的氣體中，殘留在此氣缸中的燃料變成易于點火的狀態(tài)。盡管在排氣沖程中，這些燃料多數(shù)排放到氣缸外部，但仍有一部分殘留在氣缸中。此外，殘留在氣缸中的燃料與在下一沖程循環(huán)的進氣沖程中流入氣缸的新空氣混合，然后在壓縮沖程中，燃料受壓并且其溫度上升。此外，在燃料新噴射到氣缸中的情況下，當(dāng)包括有在氣缸內(nèi)處于易于點火狀態(tài)的燃料時，從處于此易于點火狀態(tài)下的燃料開始燃燒，火焰然后傳播到新噴射的燃料。由此，在點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)中，燃料的點火易于發(fā)生。
因此，在發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)中，燃料噴射正時沒有向第一燃料噴射正時改變，并且即使維持當(dāng)發(fā)生點火失敗時所使用的燃料噴射正時，可燃性也高于發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)。此外，盡管當(dāng)燃料噴射正時轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)化可燃性的正時時所產(chǎn)生的扭矩降低，通過不改變?nèi)剂蠂娚湔龝r，也能夠抑制所產(chǎn)生扭矩的降低。
在本發(fā)明中，在燃燒狀態(tài)檢測裝置估計出或檢測出發(fā)生點火失敗的氣缸中，在已經(jīng)估計出或檢測出發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)的燃料噴射正時向第二燃料噴射正時改變，并且進一步地，在隨后的沖程循環(huán)中燃料噴射正時可改變到第一燃料噴射正時。
特別地，在發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)中，由于處于易于點火狀態(tài)的燃料包含在氣缸中，即使燃料以燃料可燃性比在點火失敗的沖程循環(huán)中的可燃性更差的燃料噴射正時噴射，也能夠點燃燃料。由此，例如，能夠設(shè)定優(yōu)化所產(chǎn)生扭矩的燃料噴射正時，并且還能夠設(shè)定優(yōu)化其它性能的燃料噴射正時。
由此，在本發(fā)明中，第二燃料噴射正時可以是比第一燃料噴射正時更為延遲的正時，并且還可以是產(chǎn)生的內(nèi)燃機扭矩變得更大的燃料噴射正時。
例如，當(dāng)燃料噴射正時位于壓縮上死點之后時，由于氣缸壁面溫度低，點火變得困難，但是由于冷卻損失變小，產(chǎn)生的扭矩變大。由此，存在壓縮上死點之后產(chǎn)生的扭矩最大的燃料噴射正時。此外，在發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)中，由于處于易于點火狀態(tài)的燃料包含在氣缸中，即使當(dāng)燃料噴射正時設(shè)定為壓縮上死點之后的正時——其間燃料的可燃性劣化——之時也能點燃燃料。此外，通過將燃料噴射正時改變?yōu)樗a(chǎn)生扭矩處于其最大值的正時，能夠使產(chǎn)生的扭矩較大。因此，“所產(chǎn)生扭矩變得較大的燃料噴射正時”可表示產(chǎn)生的扭矩最大化的燃料噴射正時。
在本發(fā)明中，在燃燒狀態(tài)檢測裝置在一個或多個沖程循環(huán)中在所有氣缸中的一個或多個氣缸內(nèi)沒有估計或檢測到點火失敗發(fā)生的情況下，能夠?qū)⑺械臍飧椎娜剂蠂娚湔龝r改變?yōu)榈诙剂蠂娚湔龝r。
特別地，在所有氣缸的燃燒狀態(tài)都是有利的情況下，能夠使用可燃性劣化但可實現(xiàn)扭矩增加的燃料噴射正時。由此，能夠縮短至內(nèi)燃機的啟動完成所消耗的時間。
在本發(fā)明中，還可以進一步設(shè)置點火失敗次數(shù)求和裝置，該裝置累計從內(nèi)燃機的啟動開始起在每個氣缸中估計或檢測到的發(fā)生點火失敗的次數(shù)，并且基于點火失敗次數(shù)求和裝置計算出的點火失敗次數(shù)，燃料噴射正時設(shè)定裝置可改變每個氣缸的燃料噴射正時。
在此，發(fā)生多次點火失敗的氣缸是易于點火失敗的氣缸，并且如果燃料噴射正時向可燃性進一步改善的燃料噴射正時改變，則能夠減少點火失敗的次數(shù)。相反，發(fā)生少量點火失敗的氣缸是不易于點火失敗的氣缸，并且，如果燃料噴射正時向所產(chǎn)生扭矩進一步增加的燃料噴射正時改變，則能夠縮短至發(fā)動機啟動完成的時間。特別地，若每個氣缸的燃料噴射正時基于總的點火失敗次數(shù)而改變，則能夠設(shè)定與每個氣缸的傾向相適應(yīng)的燃料噴射正時，并且能夠針對每個氣缸實現(xiàn)可燃性的改善或增加產(chǎn)生的扭矩。
在本發(fā)明中，能夠進一步設(shè)置目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置，該裝置根據(jù)內(nèi)燃機啟動期間的內(nèi)燃機預(yù)熱狀態(tài)設(shè)定從啟動開始至啟動完成的目標(biāo)時間；目標(biāo)速度計算裝置，該裝置基于由目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置設(shè)定的目標(biāo)時間計算當(dāng)前時間點內(nèi)燃機的目標(biāo)速度；以及燃料噴射正時改變裝置，該裝置根據(jù)目標(biāo)速度計算裝置計算的目標(biāo)速度和當(dāng)前時間點的內(nèi)燃機速度之間的差改變?nèi)剂蠂娚湔龝r。
在此，在沒有發(fā)生點火失敗的氣缸中，能夠通過進一步延遲燃料噴射正時實現(xiàn)產(chǎn)生的扭矩的增加，并且能夠更快地完成內(nèi)燃機的啟動。然而，當(dāng)至內(nèi)燃機的啟動完成所消耗的時間短時，發(fā)動機速度在潤滑油供應(yīng)到內(nèi)燃機內(nèi)需要潤滑的位置之前變高，并且需要關(guān)注這些位置的溫度將增加并且將會發(fā)生軸承的劣化或磨損。因此，在內(nèi)燃機中從啟動開始至啟動完成的時間越短越好的情況不再需要，并且針對至內(nèi)燃機的啟動完成的時間存在合適的值。此外，該合適值由于內(nèi)燃機的加熱狀況而改變，該加熱狀況例如由冷卻水的溫度和內(nèi)燃機中的潤滑油的溫度確定。特別地，由于隨著內(nèi)燃機中溫度變高，潤滑油的粘度變低，潤滑油更快地供應(yīng)到滑動位置，由此至內(nèi)燃機的啟動完成所消耗的時間可縮短。
注意，當(dāng)內(nèi)燃機的速度增加到預(yù)定速度時，內(nèi)燃機的啟動可完成。由此，能夠快速地完成內(nèi)燃機的啟動，同時通過控制至內(nèi)燃機啟動完成的時間抑制磨損等，使得從內(nèi)燃機的啟動開始直至發(fā)動機的速度達(dá)到預(yù)定速度的時間接近更合適的值。
在此，如果事先已確定至啟動完成的合適時間和在啟動完成時的發(fā)動機速度，能夠在從啟動開始至啟動完成的時間間隔期間及時獲得目標(biāo)速度。此外，至啟動完成的合適時間可從上述內(nèi)燃機的預(yù)熱狀態(tài)獲得，并且在啟動完成時的發(fā)動機速度可事先確定。特別地，目標(biāo)速度計算裝置在此時可基于從啟動開始經(jīng)過的時間計算目標(biāo)速度。此外，比較該目標(biāo)速度和實際速度，如果實際速度低于目標(biāo)速度，燃料噴射正時改變，使得實際速度的增加速率變高。相反，當(dāng)實際速度高于目標(biāo)速度時，若燃料噴射正時改變使得實際速度的增加速率變小，則至內(nèi)燃機的啟動完成所消耗的時間可接近更合適的時間。以此方式，燃料噴射正時改變裝置可改變?nèi)剂蠂娚湔龝r，以使得至內(nèi)燃機的啟動完成所消耗的時間接近更合適的時間。
本發(fā)明可進一步設(shè)置目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置，該裝置根據(jù)內(nèi)燃機啟動期間內(nèi)燃機的預(yù)熱狀態(tài)設(shè)定從啟動開始至啟動完成的目標(biāo)時間；所產(chǎn)生扭矩估計裝置，該裝置估計當(dāng)前時間點內(nèi)燃機所產(chǎn)生的扭矩；啟動完成時間估計裝置，該裝置根據(jù)由所產(chǎn)生扭矩估計裝置估計的當(dāng)前時間點內(nèi)燃機所產(chǎn)生的扭矩估計從啟動開始至啟動完成的時間；以及燃料噴射正時改變裝置，該裝置根據(jù)由目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置設(shè)定的目標(biāo)時間和由啟動完成時間估計裝置估計的估計時間之間的差改變?nèi)剂蠂娚湔龝r。
如上所述，存在針對至內(nèi)燃機的啟動完成所需時間的合適值，并且目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置基于此合適時間設(shè)定至內(nèi)燃機的啟動完成的目標(biāo)時間。
在此，如果已知當(dāng)前時間點產(chǎn)生的扭矩，由此產(chǎn)生的扭矩可估計發(fā)動機速度的瞬時增加率。此外，如果此發(fā)動機速度的瞬時增加率持續(xù)，可估計直至達(dá)到確定內(nèi)燃機的啟動完成的速度所需的時間。特別地，能夠基于在當(dāng)前時間點的發(fā)動機速度和產(chǎn)生的扭矩估計達(dá)到確定啟動完成的發(fā)動機速度所需的時間。因此，啟動完成時間估計裝置可基于由所產(chǎn)生扭矩估計裝置估計的當(dāng)前時間點內(nèi)燃機所產(chǎn)生的扭矩估計從啟動開始至啟動完成的時間。
此外，當(dāng)由啟動完成時間估計裝置估計的時間長于合適時間時，燃料噴射正時改變，使得從當(dāng)前時間點至啟動完成的時間縮短。相反，當(dāng)估計的時間短于合適時間時，若燃料噴射正時改變使得從當(dāng)前時間點至啟動完成的時間變長，則至內(nèi)燃機啟動完成的時間可接近更合適的時間。以此方式，燃料噴射正時改變裝置改變?nèi)剂蠂娚湔龝r以使得至內(nèi)燃機啟動完成的時間接近更合適的時間。
在本發(fā)明中，當(dāng)內(nèi)燃機以第一燃料噴射正時啟動時，能夠針對所有的氣缸設(shè)定燃料噴射正時的初始值。
如上所述，第一燃料噴射正時可設(shè)定為能改善燃料的可燃性的燃料噴射正時。在內(nèi)燃機的啟動期間，通過使第一次點火的發(fā)生優(yōu)先于產(chǎn)生的扭矩的增加，能夠改善內(nèi)燃機的啟動性能。此外，能夠在任一氣缸中改善可燃性，并且能夠通過在將所有氣缸的燃料噴射正時設(shè)定為第一燃料噴射正時之后啟動內(nèi)燃機來改善內(nèi)燃機的啟動性能。
本發(fā)明進一步提供了學(xué)習(xí)裝置，該學(xué)習(xí)裝置將在內(nèi)燃機啟動完成時將每個氣缸的燃料噴射正時存儲為學(xué)習(xí)值，并且能夠在內(nèi)燃機啟動時根據(jù)學(xué)習(xí)裝置所存儲的學(xué)習(xí)值改變用于每個氣缸的燃料噴射正時的初始值。
在此，例如，由于電熱塞的溫度和進氣量等在氣缸之間不一定一致，對于每個氣缸，在啟動完成時的燃料噴射正時和從啟動開始至啟動完成的點火失敗次數(shù)會不同。即，存在燃料將相對容易點火的氣缸和燃料將不容易點火的氣缸。此外，基于在啟動完成時燃料噴射正時和至啟動完成時的點火失敗次數(shù)能夠判定哪些氣缸將容易點火失敗和哪些氣缸將不容易點火失敗。此外，若在內(nèi)燃機的啟動完成期間存儲氣缸的數(shù)值，在下一發(fā)動機啟動期間，能夠設(shè)定燃料噴射正時，其中在容易點火失敗的氣缸中的可燃性更高。特別地，若在下一發(fā)動機啟動期間基于學(xué)習(xí)值在每個氣缸中設(shè)定燃料噴射正時，能夠剛好在內(nèi)燃機啟動開始之后設(shè)定與每個氣缸的特征相匹配的燃料噴射正時，并且能夠改善內(nèi)燃機的啟動性能。
本發(fā)明進一步提供了點火失敗次數(shù)存儲裝置，該裝置累計和存儲從內(nèi)燃機的啟動開始估計或檢測到的每個氣缸的點火失敗的次數(shù)，并且當(dāng)啟動內(nèi)燃機時根據(jù)點火失敗次數(shù)存儲裝置存儲的點火次數(shù)的累計值針對每個氣缸改變?nèi)剂蠂娚湔龝r的初始值。
特別地，在點火失敗次數(shù)高的氣缸中，能夠通過設(shè)定更優(yōu)化可燃性的燃料噴射正時來抑制點火失敗，由此能夠改善內(nèi)燃機的啟動性能。此外，在點火失敗次數(shù)少或沒有點火失敗的氣缸中，能夠通過設(shè)定更優(yōu)化所產(chǎn)生的扭矩量的燃料噴射正時來縮短內(nèi)燃機的啟動時間。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過針對每個氣缸改變?nèi)剂蠂娚湔龝r，能夠在發(fā)動機啟動期間抑制點火失敗并且使得從啟動開始至啟動完成的時間更合適。


圖1是根據(jù)實施方式的內(nèi)燃機的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖2是第一實施方式中曲柄角和發(fā)動機速度之間的關(guān)系圖。
圖3是用于確定第一實施方式中每個氣缸內(nèi)的燃燒狀態(tài)的流程圖。
圖4是燃料噴射正時、氣缸內(nèi)溫度、冷卻損失和所產(chǎn)生的扭矩之間的關(guān)系圖。
圖5是當(dāng)噴射燃料以優(yōu)化可燃性時發(fā)動機速度和氣缸內(nèi)溫度的變化的時間圖。
圖6是當(dāng)噴射燃料以優(yōu)化所產(chǎn)生扭矩量時發(fā)動機速度和氣缸內(nèi)溫度的變化的時間圖。
圖7是燃料噴射正時隨時間變化的時間圖。
圖8是第一實施方式中另一種燃料噴射正時控制的流程圖。
圖9是每個燃燒狀態(tài)在下一沖程循環(huán)中的燃燒狀態(tài)圖。
圖10是在第二實施方式中燃料噴射正時控制的流程圖。
圖11是根據(jù)第四實施方式的發(fā)動機速度變化的時間圖。
圖12是目標(biāo)發(fā)動機速度和實際發(fā)動機速度之差ΔNE與燃料噴射正時的延遲量之間的關(guān)系圖。
圖13是在第五實施方式中發(fā)動機速度的變化的時間圖。
圖14是目標(biāo)啟動時間和估計啟動時間之差ΔT與燃料噴射正時的延遲量之間的關(guān)系圖。
圖15是根據(jù)第六實施方式在執(zhí)行學(xué)習(xí)控制之前的發(fā)動機速度、點火標(biāo)記和燃料噴射正時的變化的時間圖。
圖16是根據(jù)第六實施方式在執(zhí)行學(xué)習(xí)控制的情況下的發(fā)動機速度、點火標(biāo)記和燃料噴射正時的變化的時間圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖來說明根據(jù)本發(fā)明用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置的特定實施方式。
第一實施方式圖1是根據(jù)本實施方式的內(nèi)燃機1的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖1示出的內(nèi)燃機1是具有四個氣缸2的四沖程循環(huán)水冷柴油發(fā)動機。
向每個氣缸2內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥3設(shè)置在內(nèi)燃機1的每個氣缸2內(nèi)。
此外，輸出取決于內(nèi)燃機速度的信號的曲柄位置傳感器4設(shè)置在內(nèi)燃機1內(nèi)。
此外，作為用于控制內(nèi)燃機1的電子控制單元的ECU 5與內(nèi)燃機1一起設(shè)置。ECU 5是根據(jù)內(nèi)燃機1的運行條件和駕駛員的要求來控制內(nèi)燃機1的操作狀態(tài)的單元。
燃料噴射閥3通過電線連接到ECU 5，并且ECU 10針對每個氣缸來控制燃料噴射閥3的開啟正時和開啟時間。
此外，曲柄位置傳感器4電連接到ECU 5，并且ECU 5基于曲柄位置傳感器4的輸出信號計算內(nèi)燃機的速度。
此外，ECU 5基于壓縮上死點處和壓縮上死點之后的90℃A(曲柄角)處的瞬時發(fā)動機速度確定每個氣缸2的燃燒狀態(tài)。在此，當(dāng)在任一氣缸內(nèi)壓縮上死點處的瞬時發(fā)動機速度由ωa表示、并且在壓縮上死點之后90℃A處的瞬時發(fā)動機速度由ωb表示時，在任一氣缸內(nèi)的產(chǎn)生的扭矩與ωb2-ωa2成比例。此外，認(rèn)為當(dāng)在任一氣缸內(nèi)發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩低的時侯，在此氣缸內(nèi)發(fā)生點火失敗。由此，如果假定發(fā)生點火失敗時的值ωb2-ωa2事先確定為一個預(yù)定值，則在任一氣缸內(nèi)的ωb2-ωa2的絕對值等于或小于該預(yù)定值的情況下，可確定在此氣缸中發(fā)生了點火失敗。
例如，圖2是本實施方式中曲柄角和發(fā)動機速度之間的關(guān)系圖。ωa1和ωb1表示在第一氣缸中在壓縮上死點處的瞬時發(fā)動機速度和在壓縮上死點之后的90℃A處的瞬時發(fā)動機速度，而ωa3和ωb3表示在第三氣缸中在壓縮上死點處的瞬時發(fā)動機速度和在壓縮上死點之后的90℃A處的瞬時發(fā)動機速度。
在第一氣缸中，ωb12-ωa12相對較大的燃燒狀態(tài)是有利的，即，可以判定沒有發(fā)生點火失敗。相反，在第三氣缸中，ωb32-ωa32相對較小，并且可判定點火失敗已經(jīng)發(fā)生。
以此方式，在本發(fā)明中，針對每個氣缸執(zhí)行燃燒狀態(tài)的判定。在此，圖3是用于判定每個氣缸中燃燒狀態(tài)的流程圖。
在步驟S101中，ECU 5讀取氣缸判別信號。該氣缸判別信號是用來判別哪一個氣缸處于壓縮上死點的信號。
在步驟S102中，ECU 5讀取處于壓縮上死點的瞬時發(fā)動機速度ωa和在壓縮上死點之后的90℃A處的瞬時發(fā)動機速度ωb。這些值由ECU5存儲。
在步驟S103中，ECU 5計算ωb2-ωa2。
在步驟S104中，ECU 5判定ωb2-ωa2的絕對值是否等于或小于預(yù)定值α。該預(yù)定值α是假定將發(fā)生點火失敗時的ωb2-ωa2的最大值，并且該值事先通過試驗等確定。注意，在本實施方式中，執(zhí)行用于步驟S104的過程的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明的燃燒狀態(tài)檢測裝置。
在步驟S104做出肯定判定的情況下，過程前進到步驟S105，若相反，在為否定判定的情況下，過程前進到步驟S106。
在步驟S105中，ECU 5關(guān)閉目標(biāo)氣缸的點火標(biāo)記。點火標(biāo)記是在燃料點燃——即沒有發(fā)生點火失敗——時打開的標(biāo)記，相反地，在燃料沒有點燃——即發(fā)生點火失敗——時，點火標(biāo)記關(guān)閉。
在步驟S106中，ECU 5打開目標(biāo)氣缸的點火標(biāo)記。
以此方式，在本實施方式中，確定了每個氣缸的燃燒狀態(tài)，并且所述結(jié)果存儲為點火標(biāo)記的值。
此外，在本實施方式中，已經(jīng)判定為點火失敗的氣缸的燃料噴射正時被提前。注意，在此實施方式中，此時將燃料噴射正時提前的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明的燃料噴射正時設(shè)定裝置。
在此，圖4是燃料噴射正時、氣缸內(nèi)溫度、冷卻損失和所產(chǎn)生的扭矩之間的關(guān)系圖。
在優(yōu)化燃料的可燃性時，燃料噴射正時設(shè)定為接近壓縮上死點(TDC)。根據(jù)圖4，在壓縮上死點附近，氣缸內(nèi)的溫度變高，并且燃料的可燃性高。此外，在優(yōu)化所產(chǎn)生的扭矩量時，燃料噴射正時例如設(shè)定為壓縮上死點之后的10至15℃A ATDC處。根據(jù)圖4，在優(yōu)化所產(chǎn)生的扭矩量的燃料噴射正時處，由于氣缸內(nèi)的溫度低，所以可燃性低，此外，即使燃料已經(jīng)點燃，氣缸內(nèi)的溫度也不上升并且易于發(fā)生點火失敗，但是因為冷卻損失小，所以產(chǎn)生的扭矩變大。此外，在所產(chǎn)生的扭矩量得以優(yōu)化的情況下的燃料噴射正時根據(jù)內(nèi)燃機的類型或例如溫度等條件而不同。由此，可在各種條件下通過試驗獲得適當(dāng)燃料噴射正時并建立映射的情況下使用燃料噴射正時。
接下來，圖5是當(dāng)噴射燃料以優(yōu)化可燃性時發(fā)動機速度和氣缸內(nèi)溫度的變化的時間圖，圖6是當(dāng)噴射燃料以優(yōu)化產(chǎn)生的扭矩時發(fā)動機速度和氣缸內(nèi)溫度的變化的時間圖。
在可燃性優(yōu)化的情況下，即在燃料噴射正時設(shè)定為接近壓縮上死點的情況下，由于燃料的燃燒，氣缸內(nèi)的溫度上升速率高。然而，由于當(dāng)優(yōu)化可燃性時所產(chǎn)生的扭矩變小，所以發(fā)動機速度的增加需要時間。
相反，在優(yōu)化所產(chǎn)生的扭矩的情況下，由于氣缸內(nèi)的溫度低，可燃性變低，并且即使發(fā)生點火，但由于氣缸內(nèi)的溫度不容易增加，所以氣缸內(nèi)的溫度上升速率小于可燃性優(yōu)化的情況。因而，盡管易于發(fā)生點火失敗，但所產(chǎn)生的扭矩變大。由此，發(fā)動機速度的增加速率大于可燃性優(yōu)化的情況，并且獲得確定啟動完成的發(fā)動機速度所用的時間短于可燃性優(yōu)化的情況。
由此，在此實施方式中，點火失敗的氣缸2的燃料噴射正時被提前，但是沒有發(fā)生點火失敗的第二氣缸2的燃料噴射正時不變，并且燃料噴射正時保持原樣。即，僅在點火失敗的氣缸內(nèi)提前燃料噴射正時。
以此方式，在點火失敗的氣缸2中，通過在下一沖程循環(huán)中提前燃料噴射正時來改善可燃性，并且可抑制在下一沖程循環(huán)中再次點火失敗。相反，在沒有發(fā)生點火失敗的氣缸2中，在下一沖程循環(huán)中保持當(dāng)前的燃料噴射正時，由此抑制了所產(chǎn)生的扭矩的降低，并且可抑制至內(nèi)燃機1啟動完成時間的不必要的延長。
注意，在此實施方式中，在至少一個或多個沖程循環(huán)中所有的氣缸中都沒有發(fā)生點火失敗的情況下，可延遲所有氣缸的燃料噴射正時。換言之，提前燃料噴射正時以優(yōu)化所產(chǎn)生扭矩的增加可限于在至少一個或多個沖程循環(huán)中所有氣缸內(nèi)都沒有發(fā)生點火失敗的情況。
即，當(dāng)在沒有發(fā)生點火失敗的氣缸內(nèi)延遲燃料噴射正時而不管其它氣缸是否點火失敗時，盡管在點火失敗的氣缸內(nèi)提前燃料噴射正時，但是存在下一沖程循環(huán)中也發(fā)生點火失敗的可能性。此外，即使在沒有發(fā)生點火失敗的氣缸中，由于燃料噴射正時延遲，也會擔(dān)心可燃性將劣化和將發(fā)生點火失敗。此外，當(dāng)在任一氣缸中發(fā)生點火失敗時，擔(dān)心發(fā)動機速度將顯著下降。
相反，在至少一個或多個沖程循環(huán)中所有氣缸內(nèi)都沒有發(fā)生點火失敗的情況下，即使延遲了所有氣缸內(nèi)的燃料噴射正時，也可簡單地基于起初沒有點火失敗的氣缸來預(yù)期在下一沖程循環(huán)中在任一氣缸中燃料將會點燃，并且能夠抑制發(fā)動機速度的快速下降。
在此，圖7是燃料噴射正時隨時間變化的時間圖。從上部依次示出了發(fā)動機速度、第一氣缸產(chǎn)生的扭矩、所有氣缸和第一氣缸的點火標(biāo)記、以及第一氣缸燃料噴射正時。這里，所有氣缸的點火標(biāo)記是當(dāng)判定在一個沖程循環(huán)中在所有氣缸中發(fā)生點火時設(shè)定為打開(1)的標(biāo)記。
在A所示的時間處，當(dāng)?shù)谝粴飧c火失敗時，第一氣缸產(chǎn)生的扭矩變?yōu)?，并且第一氣缸的點火標(biāo)記在圖3的流程之后關(guān)閉(0)。此外，由于用于第一氣缸的點火標(biāo)記設(shè)定為關(guān)閉(0)，所有氣缸的點火標(biāo)記設(shè)定為關(guān)閉(0)。此外，僅提前第一氣缸的燃料噴射正時，并且第二至第四氣缸的燃料噴射正時不變。
此外，在B所示的時間處，第一氣缸之外的其它氣缸點火失敗。由此，盡管第一氣缸的點火標(biāo)記設(shè)為打開(1)，但所有氣缸的點火標(biāo)記設(shè)為關(guān)閉(0)。此外，第一氣缸的燃料噴射正時不因為將所有氣缸的點火標(biāo)記設(shè)為關(guān)閉而改變。特別地，由于條件“在至少一個或多個沖程循環(huán)中所有氣缸內(nèi)都沒有發(fā)生點火失敗”沒有滿足，在沒有發(fā)生點火失敗的氣缸中，燃料噴射正時保持為當(dāng)前的燃料噴射正時。由此，在B所示的時間處，第一氣缸產(chǎn)生的扭矩沒有改變。此外，在點火失敗的氣缸中，提前燃料噴射正時。
此外，在A所示的時間處，所有氣缸的點火標(biāo)記從第一氣缸點火失敗至B所指示的時間設(shè)定為打開(1)，由此可以理解，沒有點火失敗的氣缸。在此情況下，在至少一個或多個沖程循環(huán)中所有的氣缸內(nèi)都沒有發(fā)生點火失敗，因而，在包括第一氣缸在內(nèi)的所有氣缸中延遲燃料噴射正時。因此，在包括第一氣缸在內(nèi)的所有氣缸中所產(chǎn)生的扭矩都增加。
將說明上述燃料噴射正時控制的流程。
圖8是本實施方式中另一種燃料噴射正時控制的流程圖。
在步驟S201中，ECU 5判斷第N個目標(biāo)氣缸(其中N為從1至4的數(shù)字)的點火標(biāo)記是否為打開。
在于步驟S201中做出肯定判定的情況下，過程前進到步驟S202，相反，在做出否定判定的情況下，過程前進到S204。
在步驟S202中，ECU 5判定所有氣缸點火標(biāo)記是否為打開。
在于步驟S202中做出肯定判定的情況下，過程前進到步驟S203，相反，在做出否定判定的情況下，過程前進到S205。
在步驟S203中，ECU 5將所有氣缸的燃料噴射正時延遲預(yù)定量。即，在至少一個或多個沖程循環(huán)中所有氣缸中都沒有發(fā)生點火失敗，由此所有氣缸的燃料噴射正時延遲預(yù)定量。此時所有氣缸的延遲預(yù)定量設(shè)定為不因可燃性的下降而觸發(fā)點火失敗的量，該延遲量例如通過試驗等事先發(fā)現(xiàn)并且存儲在ECU 5中。
在步驟S204中，ECU 5將第N個氣缸的燃料噴射正時設(shè)定為完全提前正時。即，第N個氣缸的點火標(biāo)記設(shè)定為關(guān)閉(0)，由此燃料噴射正時設(shè)定為完全提前正時以改善第N個氣缸的燃燒狀態(tài)。該完全提前正時例如處于壓縮上死點。
在步驟S205中，ECU 5將第N個氣缸的燃料噴射正時保持為其在前一沖程循環(huán)中的值。即，在第N個氣缸中，盡管沒有發(fā)生點火失敗，但是由于點火失敗發(fā)生在其它氣缸處，燃料噴射正時保持為沒有發(fā)生點火失敗的第N個氣缸的當(dāng)前燃料噴射正時。
以此方式，僅能夠在如下情況下延遲所有氣缸的燃料噴射正時其中在至少一個或多個沖程循環(huán)中在所有氣缸內(nèi)都沒有發(fā)生點火失敗。此外，在點火失敗的氣缸中，能夠通過改善可燃性來改善燃燒狀態(tài)，這可通過提前燃料噴射正時完成。
注意，在內(nèi)燃機的啟動過程中，所有氣缸中的燃料噴射都以完全提前正時執(zhí)行，完全提前正時是點火易于發(fā)生的燃料噴射正時。即，通過使第一次點火的發(fā)生優(yōu)先于扭矩的產(chǎn)生，能夠執(zhí)行快速啟動。完全提前正時例如可設(shè)在壓縮上死點處。
第二實施方式在此實施方式中，與第一實施方式相對比，已經(jīng)點火失敗的氣缸的下一沖程循環(huán)中的燃料噴射正時的設(shè)定值是不同的。除此之外，硬件與第一實施方式的相同，因此省略對其的說明。
在此，未燃燒的燃料殘留在點火失敗的氣缸中，并且在下一沖程循環(huán)中，該未燃燒的燃料促進燃料的點火。此外，由于殘留在氣缸內(nèi)的未燃燒燃料，在燃料點火過程中的點火滯后變短。由此，在點火失敗的氣缸中，點火失敗沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)中的可燃性得以改善。
圖9是各燃燒狀態(tài)的下一沖程循環(huán)的燃燒狀態(tài)圖。橫坐標(biāo)示出了發(fā)動機速度，縱坐標(biāo)示出了點火滯后。40℃A的點火滯后表示點火沒有發(fā)生(即發(fā)生了點火失敗)。此外，三角符號表示前一沖程循環(huán)發(fā)生點火失敗的情況，圓形符號表示前一沖程循環(huán)發(fā)生正常點火的情況。
由圖9可理解，在前一沖程循環(huán)發(fā)生點火失敗的情況下(三角符號)，在下一沖程循環(huán)中頻繁點火，并且點火滯后變短。相反，在前一沖程循環(huán)已經(jīng)點火的情況下(圓形符號)，即使點火已經(jīng)發(fā)生，點火滯后也變長，并且會頻繁發(fā)生點火失敗。特別地，即使在前一沖程循環(huán)已經(jīng)發(fā)生點火，當(dāng)發(fā)動機速度例如等于或小于600RPM時，在下一沖程循環(huán)發(fā)生點火失敗的可能性變得特別高。
以此方式，在發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)中，由于可燃性高并且點火滯后短，因此即使燃料噴射正時保持與發(fā)生點火失敗時的燃料噴射正時相同，可燃性也得到改善。此外，通過不提前燃料噴射正時，能夠抑制所產(chǎn)生扭矩的降低。
由此，在此實施方式中，在前一沖程循環(huán)已發(fā)生點火失敗的氣缸中，在緊接著點火失敗的沖程循環(huán)的下一沖程循環(huán)中，對于僅僅一個沖程循環(huán)保持燃料噴射正時的現(xiàn)狀。即，燃料噴射正時設(shè)定為與點火失敗沖程循環(huán)的燃料噴射正時相同。注意，燃料噴射正時可在可燃性沒有降低到點火失敗的沖程循環(huán)的可燃性之下的范圍內(nèi)延遲。
圖10是根據(jù)本實施方式的燃料噴射正時控制的流程圖。在每個氣缸中執(zhí)行該程序。
在步驟S301中，ECU 5判定一沖程循環(huán)延遲標(biāo)記是否打開。當(dāng)已經(jīng)在兩個沖程循環(huán)之前發(fā)生了點火失敗、并且在前一沖程循環(huán)中當(dāng)前燃料噴射正時已得以保持或延遲時，一沖程循環(huán)延遲標(biāo)記打開。即，在此步驟中，判定點火失敗后的一沖程循環(huán)中的燃料噴射正時是否已改變或延遲。
在步驟S301中做出肯定判定的情況下，程序前進到步驟S302，相反地，在做出否定判定的情況下，程序前進到步驟S304。
在步驟S302中，ECU 5將燃料噴射正時設(shè)定為完全提前正時。完全提前正時例如處于壓縮上死點。由此，可燃性得到改善。
在步驟S303中，ECU 5關(guān)閉一沖程循環(huán)延遲標(biāo)記，并且為下一點火失敗做準(zhǔn)備。隨后，該程序終止。
在步驟S304中，ECU 5判定點火標(biāo)記是否設(shè)定為打開，即，判斷燃料在前一沖程循環(huán)中是否點火。
在步驟S304中，在做出肯定判定的情況下，程序前進到步驟S308，相反地，在做出否定判定的情況下，程序前進到步驟S305。
在步驟S305中，ECU 5延遲燃料噴射正時或者保持其當(dāng)前狀態(tài)。即，因為在前一沖程循環(huán)中已經(jīng)發(fā)生點火失敗，因此由于下一沖程循環(huán)中的可燃性得到改善，不管燃料噴射正時延遲還是保持在當(dāng)前狀態(tài)，都可能點燃燃料。
在步驟S306中，ECU 5關(guān)閉點火標(biāo)記。
在步驟S307中，ECU 5打開一沖程循環(huán)延遲標(biāo)記。
在步驟S038中，ECU 5執(zhí)行點火過程中的處理。例如，燃料噴射正時延遲預(yù)定量。
以此方式，在點火失敗的氣缸中，緊接著點火失敗沖程循環(huán)的下一沖程循環(huán)的燃料噴射正時延遲或者保持在當(dāng)前狀態(tài)，由此可保證燃料的點火并且抑制所產(chǎn)生扭矩的降低。
第三實施方式在第三實施方式中，燃料噴射正時基于過去燃燒狀態(tài)的歷史設(shè)定。除此之外，硬件與第一實施方式的硬件相同，由此將省略對其的描述。
在此，在內(nèi)燃機的啟動開始過程中，由于可燃性優(yōu)先，因此在所有氣缸中，燃料噴射正時都設(shè)定在提前側(cè)。此外，發(fā)動機速度的增加通過從內(nèi)燃機的啟動開始逐漸延遲燃料噴射正時來實現(xiàn)。
此外，在此實施方式中，在從內(nèi)燃機的啟動開始至啟動完成的期間，獲得每個氣缸的從啟動開始至當(dāng)前時間點為止所累計的點火失敗次數(shù)或累計的點火次數(shù)，并且基于此值來改變從當(dāng)前時間點至啟動完成的燃料噴射正時的延遲量。此外，在累計的點火失敗次數(shù)少的氣缸中，燃料噴射正時的延遲量變大，并且在累計的點火失敗次數(shù)多的氣缸中，延遲量變小。注意，在此實施方式中，獲得累計的點火失敗次數(shù)的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明的點火失敗次數(shù)求和裝置。
在此，累計的點火失敗次數(shù)少的氣缸或者累計的點火次數(shù)多的氣缸可視為不容易點火失敗的氣缸，并且即使當(dāng)燃料噴射正時優(yōu)化產(chǎn)生的扭矩量而不是可燃性時點火失敗的可能性也較低。由此，能夠進一步增加燃料噴射正時的延遲量。由此，能夠快速增加發(fā)動機速度。
相反地，累計的點火失敗次數(shù)多的氣缸或者累計的點火次數(shù)少的氣缸可視為易于點火失敗的氣缸，并且除非燃料噴射正時設(shè)定為使得可燃性優(yōu)先于產(chǎn)生的扭矩量，點火失敗的可能性高。由此，可通過減少燃料噴射正時的延遲量來抑制點火失敗。
此時判定的延遲量用作這樣的一個延遲量其根據(jù)累計的點火失敗次數(shù)或累計的點火次數(shù)而事先地設(shè)定。
以此方式，通過基于累計的點火失敗次數(shù)或累計的點火次數(shù)來實現(xiàn)每個氣缸中燃料噴射正時的改變，可通過改善累計的點火失敗次數(shù)多的氣缸或者累計的點火次數(shù)少的氣缸中的可燃性來抑制發(fā)動機速度的下降。此外，可通過增加累計的點火失敗次數(shù)少的氣缸或者累計的點火次數(shù)多的氣缸中所產(chǎn)生的扭矩來快速地增加發(fā)動機速度。由此，能夠整體地改善內(nèi)燃機的啟動性能，同時抑制內(nèi)燃機的點火失敗。
注意，在此實施方式中說明的處理過程可應(yīng)用于下列已經(jīng)在上述實施方式中說明的情況當(dāng)氣缸的點火標(biāo)記打開時該氣缸的燃料噴射正時延遲的情況；當(dāng)所有氣缸的點火標(biāo)記打開時所有氣缸的燃料噴射正時延遲的情況；或者當(dāng)氣缸的點火標(biāo)記關(guān)閉時該氣缸的燃料噴射正時提前的情況。
第四實施方式在此實施方式中，在從內(nèi)燃機的啟動開始到啟動完成期間，燃料噴射正時改變，從而降低當(dāng)前時間點的目標(biāo)速度和當(dāng)前時間點的實際速度之差，當(dāng)前時間點的目標(biāo)速度利用從內(nèi)燃機的啟動開始至啟動完成的目標(biāo)時間(下文稱為“目標(biāo)啟動時間”)計算。此外，硬件與第一實施方式的硬件相同，因此省略對其的描述。
在此，當(dāng)從內(nèi)燃機的啟動開始至啟動完成的時間長時，需要時間來使車輛能開始運動。然而，當(dāng)在用于內(nèi)燃機的潤滑油進入內(nèi)燃機之前發(fā)動機速度變高時，需要關(guān)注的是，將在需要潤滑的位置發(fā)生磨損或咬死。因此，期望內(nèi)燃機在合適的時間啟動。此外，存在從內(nèi)燃機的啟動開始至啟動完成的合適時間值。
在此，如圖5和圖6所示，當(dāng)燃料噴射正時提前時，發(fā)動機速度的增加變慢，而當(dāng)燃料噴射正時延遲時，發(fā)動機速度的增加變快。因此，在此實施方式中，從內(nèi)燃機的啟動開始至啟動完成期間，在實際發(fā)動機速度低于當(dāng)前時間點的目標(biāo)速度的情況下，燃料噴射正時延遲以增加發(fā)動機速度的增加速率。
相反地，在當(dāng)前時間點的目標(biāo)速度低于當(dāng)前時間點的實際發(fā)動機速度的情況下，燃料噴射正時提前以降低發(fā)動機速度的增加速率。
接下來，圖11是此實施方式中發(fā)動機速度變化的時間圖。目標(biāo)啟動時間是從內(nèi)燃機啟動開始至啟動完成所用的合適時間值，并且事先確定。此外，確定啟動完成的發(fā)動機速度也事先確定。注意，在此實施方式中，設(shè)定目標(biāo)啟動時間的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明中的目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置。
此外，在此實施方式中，在圖11中，啟動開始點(即，當(dāng)時間為0且發(fā)動機速度為0時)和作為目標(biāo)啟動時間并確定啟動完成的點由直線連接起來。連接該啟動開始點和作為目標(biāo)啟動時間并確定啟動完成的點的線在圖11中由虛線示出，并且在下文中稱為目標(biāo)NE線。注意，在此實施方式中，目標(biāo)NE線以直線示出，但是該目標(biāo)NE線不必總是直線。
此外，如果從啟動開始所經(jīng)過的時間是已知的，就能夠通過所述目標(biāo)NE線來獲得經(jīng)過該時間的時刻處的目標(biāo)速度。此外，如果實際發(fā)動機速度在每個時刻都處于目標(biāo)NE線上，就能夠與目標(biāo)啟動時間相近地完成發(fā)動機的啟動。
由此，在此實施方式中，從發(fā)動機啟動開始所經(jīng)過的時間代入到圖11中，計算在此時間處的目標(biāo)速度，并且計算目標(biāo)速度和實際發(fā)動機速度之間的差ΔNE。此外，基于圖12來判定燃料噴射正時。注意，在此實施方式中，計算目標(biāo)速度的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明中的目標(biāo)速度計算裝置。
在此，圖12是目標(biāo)速度和實際發(fā)動機速度之差ΔNE與燃料噴射正時的延遲量之間的關(guān)系圖。在縱坐標(biāo)中的延遲量等于或小于0的情況下，燃料噴射正時提前。此外，如果目標(biāo)速度高于實際發(fā)動機速度，則橫坐標(biāo)中的ΔNE變?yōu)檎?，如果目?biāo)速度低于實際發(fā)動機速度，則ΔNE變?yōu)樨?fù)值。
此外，如果實際發(fā)動速度低于目標(biāo)速度，則為了增加發(fā)動機速度的增加速率，燃料噴射正時延遲，從而更加優(yōu)化產(chǎn)生的扭矩。此時，ΔNE變?yōu)檎?，并且?dāng)ΔNE變大時延遲量變大。
相反地，如果實際發(fā)動機速度高于目標(biāo)速度，為了降低發(fā)動機速度的增加速率，燃料噴射正時提前，從而沒有優(yōu)化產(chǎn)生的扭矩。此時，ΔNE變?yōu)樨?fù)值，并且當(dāng)ΔNE變大時提前量變大。
注意，在此實施方式中，改變?nèi)剂蠂娚湔龝r的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明中的燃料噴射正時改變裝置。
通過這種針對發(fā)動機速度的反饋控制，能夠接近目標(biāo)啟動時間地完成發(fā)動機啟動。由此，在潤滑油供應(yīng)到需要潤滑的位置之前發(fā)動機速度不會變高，并且能夠抑制磨損和咬死。
注意，在此實施方式中說明的處理過程可應(yīng)用于下列已經(jīng)在上述實施方式中說明的情況當(dāng)氣缸的點火標(biāo)記打開時該氣缸的燃料噴射正時延遲的情況；當(dāng)所有氣缸的點火標(biāo)記打開時所有氣缸的燃料噴射正時延遲的情況；以及當(dāng)氣缸的點火標(biāo)記關(guān)閉時該氣缸的燃料噴射正時提前的情況。
第五實施方式在此實施方式中，通過改變?nèi)剂蠂娚湔龝r從而減少基于當(dāng)前時間點的工作狀態(tài)而估計的從內(nèi)燃機的啟動開始至啟動完成的估計時間和目標(biāo)啟動時間之間的差，內(nèi)燃機的啟動以接近于目標(biāo)啟動時間的時間完成。此外，硬件與第一實施方式的硬件相同，因此省略對其的描述。
在此，圖13是此實施方式中發(fā)動機速度變化的時間圖。目標(biāo)啟動時間是從內(nèi)燃機啟動開始至啟動完成所用的合適時間值，并且事先確定。此外，確定啟動完成的發(fā)動機速度也事先確定。注意，在此實施方式中，設(shè)定目標(biāo)啟動時間的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明中的目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置。
在此，能夠基于當(dāng)前時間點處所產(chǎn)生的扭矩來計算內(nèi)燃機速度的增加率，并且當(dāng)此內(nèi)燃機的速度增加率持續(xù)至確定啟動完成的發(fā)動機速度時，能夠計算從當(dāng)前時間點至啟動完成所用的時間。此外，通過將從內(nèi)燃機的啟動開始至當(dāng)前時間點所經(jīng)過的時間和從當(dāng)前時間點至啟動完成所需要的時間相加，能夠估計從內(nèi)燃機啟動開始至啟動完成所用的時間。注意，在此實施方式中，基于第一實施方式中說明的ωb2-ωa2估計施加到發(fā)動機的扭矩的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明中的所產(chǎn)生扭矩的估計裝置。此外，在此實施方式中，估計從內(nèi)燃機的啟動開始至啟動完成所用時間的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明中的啟動完成時間估計裝置。
此外，在圖13中，基于在C所示時間處瞬時產(chǎn)生的扭矩所獲得的相應(yīng)的發(fā)動機速度由虛線示出。此外，如上所述地估計的啟動完成時間示為估計啟動時間。此外，估計啟動時間和目標(biāo)啟動時間之間的差示為ΔT。
此外，如果燃料噴射正時改變從而消除每個時刻處的估計啟動時間和目標(biāo)時間之差，那么發(fā)動機的啟動將接近目標(biāo)啟動時間地完成。
由此，在此實施方式中，計算出估計啟動時間和目標(biāo)時間之間的差ΔT，并且基于圖14來確定燃料噴射正時。
在此，圖14是估計啟動時間和目標(biāo)啟動時間之間的差ΔT和燃料噴射正時的延遲量之間的關(guān)系圖。在縱坐標(biāo)中的延遲量等于或小于0的情況下，燃料噴射正時提前。此外，如果估計啟動時間長于目標(biāo)啟動時間，則橫坐標(biāo)中的ΔT變?yōu)檎?，如果估計啟動時間短于目標(biāo)啟動時間，則ΔT變?yōu)樨?fù)值。
此外，如果估計啟動時間長于目標(biāo)啟動時間，則為了增加發(fā)動機速度的增加速率，燃料噴射正時延遲，從而優(yōu)化產(chǎn)生的扭矩。此時，ΔT變?yōu)檎担⑶耶?dāng)ΔT變大時延遲量變大。
相反地，如果估計啟動時間短于目標(biāo)啟動時間，則為了降低發(fā)動機速度的增加速率，燃料噴射正時提前，從而沒有優(yōu)化產(chǎn)生的扭矩。此時，ΔT變?yōu)樨?fù)值，并且當(dāng)ΔT變大時提前量變大。
注意，在此實施方式中，改變?nèi)剂蠂娚湔龝r的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明的燃料噴射正時改變裝置。
以此方式，能夠與目標(biāo)啟動時間接近地完成發(fā)動機啟動。由此，在潤滑油供應(yīng)到需要潤滑的位置之前發(fā)動速度不會變得過高，并且能夠抑制磨損和咬死。
注意，在此實施方式中說明的處理過程可應(yīng)用于下列已經(jīng)在上述實施方式中說明的情況當(dāng)氣缸的點火標(biāo)記打開時該氣缸的燃料噴射正時延遲的情況；當(dāng)所有氣缸的點火標(biāo)記打開時所有氣缸的燃料噴射正時延遲的情況；以及當(dāng)氣缸的點火標(biāo)記關(guān)閉時該氣缸的燃料噴射正時提前的情況。
第六實施方式在此實施方式中，與每個氣缸相匹配的燃料噴射正時在接下來和隨后的發(fā)動機啟動過程中基于啟動完成過程中的燃料噴射正時而事先設(shè)定。即，在發(fā)動機啟動過程中執(zhí)行燃料噴射正時的學(xué)習(xí)控制。此外，硬件與第一實施方式的硬件相同，因此省略對其的描述。
在此，由于例如發(fā)動機啟動過程中電熱塞的溫度和吸入氣缸的空氣量等變量，每個氣缸中點火的容易程度不同，并且在每個氣缸中的啟動完成時的燃料噴射正時和直至啟動完成的點火失敗(或點火)次數(shù)是不同的。特別地，通過存儲啟動完成時每個氣缸內(nèi)的燃料噴射正時和/或直至啟動完成時的點火失敗(或點火)次數(shù)，能夠?qū)W習(xí)哪些氣缸容易點火以及哪些氣缸容易點火失敗。此外，能夠利用此學(xué)習(xí)結(jié)果在接下來和隨后的發(fā)動機啟動過程中通過確定每個氣缸的燃料噴射正時的初始值來改善內(nèi)燃機的啟動性能。
注意，在此實施方式中，將啟動完成時每個氣缸的燃料噴射正時存儲為學(xué)習(xí)值的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明的學(xué)習(xí)裝置。此外，在本實施方式中，存儲直至啟動完成時每個氣缸的點火失敗次數(shù)的ECU 5對應(yīng)于本發(fā)明中的點火失敗次數(shù)存儲裝置。
在此，圖15是在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的學(xué)習(xí)控制之前的發(fā)動機速度、點火標(biāo)記和燃料噴射正時的變化的時間圖。
如上述實施方式所說明的那樣，當(dāng)在一個沖程循環(huán)或多個沖程循環(huán)中所有氣缸中的點火標(biāo)記已經(jīng)打開時，所有氣缸的燃料噴射正時延遲。此外，在點火標(biāo)記關(guān)閉的氣缸中，用于下一沖程循環(huán)的燃料噴射正時提前。
即，在第一氣缸中點火標(biāo)記關(guān)閉的情況下，第一氣缸中的燃料噴射正時提前，并且其它氣缸中的燃料噴射正時沒有改變。類似地，在第四氣缸中點火標(biāo)記關(guān)閉的情況下，第四氣缸中的燃料噴射正時提前，并且在其它氣缸中的燃料噴射正時沒有改變。然后在第一氣缸中點火失敗發(fā)生一次，在第四氣缸中點火失敗發(fā)生兩次。此外，在第二和第三氣缸中，每個氣缸中點火標(biāo)記都打開，由此沒有發(fā)生點火失敗，并且當(dāng)所有氣缸的點火標(biāo)記打開時燃料噴射正時延遲。
以此方式，當(dāng)內(nèi)燃機的啟動完成時，第二和第三氣缸的燃料噴射正時的延遲量變得最大，并且按照第一氣缸和第四氣缸的順序燃料噴射正時的延遲量變小。由此，應(yīng)當(dāng)理解，在第二和第三氣缸中點火失敗不容易發(fā)生，并且按照第一和第四氣缸的順序容易發(fā)生點火失敗。
此外，在此實施方式中，隨著氣缸更容易點燃，燃料噴射正時延遲時所使用的延遲量變大。即，根據(jù)圖15中的示例，當(dāng)?shù)诙偷谌龤飧椎娜剂蠂娚湔龝r延遲時，延遲量大于當(dāng)?shù)谝粴飧椎娜剂蠂娚湔龝r延遲時的延遲量。此外，當(dāng)?shù)谝粴飧椎娜剂蠂娚湔龝r延遲時，延遲量大于當(dāng)?shù)谒臍飧椎娜剂蠂娚湔龝r延遲時的延遲量。
在此，圖16是執(zhí)行根據(jù)此實施方式的學(xué)習(xí)控制的情況下的發(fā)動機速度、點火標(biāo)記和燃料噴射正時的變化的時間圖。
在啟動后，當(dāng)所有氣缸點火標(biāo)記打開時，燃料噴射正時在每個氣缸中都延遲，但是由于此延遲量在第二和第三氣缸中最大，所以燃料噴射正時的延遲量的增加速率變大，并且時間圖中所示的燃料噴射正時的斜率最大。此外，按照第一氣缸和第四氣缸的順序燃料噴射正時的延遲量的增加速率變小，并且燃料噴射正時的斜率變小。
以此方式，在易于點火的氣缸中，通過使燃料噴射正時的延遲量變大，能夠增加產(chǎn)生的扭矩。此外，在易于點火失敗的氣缸中，通過使燃料噴射正時的延遲量變小，能夠抑制點火失敗。由此，能夠改善內(nèi)燃機的啟動性能。
注意，在此實施方式中說明的處理過程能夠與上述實施方式中說明的處理過程盡可能結(jié)合地執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.一種用于具有多個氣缸的壓縮點火式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于包括設(shè)置在每個氣缸上并且將燃料噴射到每個氣缸內(nèi)的燃料噴射閥；估計或檢測每個氣缸中的燃燒狀態(tài)的燃燒狀態(tài)檢測裝置；以及燃料噴射正時設(shè)定裝置，所述燃料噴射正時設(shè)定裝置使已經(jīng)由所述燃燒狀態(tài)檢測裝置估計出或檢測出點火失敗的氣缸的燃料噴射正時向第一燃料噴射正時改變。
2.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于，所述第一燃料噴射正時是與檢測到點火失敗時所使用的燃料噴射正時相比燃料更易于點火的燃料噴射正時。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于，在已經(jīng)由所述燃燒狀態(tài)檢測裝置估計出或檢測出沒有發(fā)生點火失敗的氣缸中，在該氣缸已經(jīng)被估計到或檢測到?jīng)]有發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)的燃料噴射正時設(shè)定為在所述燃燒狀態(tài)檢測裝置已經(jīng)估計到或檢測到所述氣缸沒有發(fā)生點火失敗時所使用的燃料噴射正時。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于，在已經(jīng)由所述燃燒狀態(tài)檢測裝置估計到或檢測到發(fā)生點火失敗的氣缸中，在該氣缸已經(jīng)被估計到或檢測到發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)的燃料噴射正時設(shè)定為在所述燃燒狀態(tài)檢測裝置估計到或檢測到所述氣缸發(fā)生點火失敗時所使用的燃料噴射正時，并且，在隨后的沖程循環(huán)中，燃料噴射正時向第一燃料噴射正時改變。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于，在所述燃燒狀態(tài)檢測裝置估計到或檢測到發(fā)生點火失敗的氣缸中，在該氣缸已經(jīng)被估計到或檢測到發(fā)生點火失敗的沖程循環(huán)之后的沖程循環(huán)的燃料噴射正時向第二燃料噴射正時改變，并且，在隨后的沖程循環(huán)中，燃料噴射正時向第一燃料噴射正時改變。
6.如權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于，所述第二燃料噴射正時是比所述第一燃料噴射正時更為延遲的正時，并且是所述內(nèi)燃機產(chǎn)生的扭矩變得更大的燃料噴射正時。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于，當(dāng)所述燃燒狀態(tài)檢測裝置在一個或多個沖程循環(huán)中在所有氣缸中都沒有估計到或檢測到發(fā)生點火失敗時，用于所有氣缸的燃料噴射正時向第二燃料噴射正時改變。
8.如權(quán)利要求4至7中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于，還包括點火失敗次數(shù)求和裝置，所述點火失敗次數(shù)求和裝置累計從內(nèi)燃機的啟動開始起在每個所述氣缸中所估計或檢測到的點火失敗的次數(shù)，并且所述燃料噴射正時設(shè)定裝置基于所述點火失敗次數(shù)求和裝置累計的點火失敗次數(shù)改變每個所述氣缸的燃料噴射正時。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于還包括目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置，所述目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置根據(jù)所述內(nèi)燃機的啟動期間所述內(nèi)燃機的預(yù)熱狀態(tài)設(shè)定從啟動開始至啟動完成的目標(biāo)時間；目標(biāo)速度計算裝置，所述目標(biāo)速度計算裝置基于由所述目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置設(shè)定的目標(biāo)時間計算當(dāng)前時間點所述內(nèi)燃機的目標(biāo)速度；以及燃料噴射正時改變裝置，所述燃料噴射正時改變裝置根據(jù)所述目標(biāo)速度計算裝置計算出的目標(biāo)速度和當(dāng)前時間點的內(nèi)燃機速度之間的差改變?nèi)剂蠂娚湔龝r。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于還包括目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置，所述目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置根據(jù)所述內(nèi)燃機的啟動期間所述內(nèi)燃機的預(yù)熱狀態(tài)設(shè)定從啟動開始至啟動完成的目標(biāo)時間；所產(chǎn)生扭矩估計裝置，所述所產(chǎn)生扭矩估計裝置估計所述內(nèi)燃機在當(dāng)前時間點產(chǎn)生的扭矩；啟動完成時間估計裝置，所述啟動完成時間估計裝置根據(jù)由所述所產(chǎn)生扭矩估計裝置估計出的所述內(nèi)燃機在當(dāng)前時間點產(chǎn)生的扭矩估計從啟動開始至啟動完成的時間；以及燃料噴射正時改變裝置，所述燃料噴射正時改變裝置根據(jù)由所述目標(biāo)啟動時間設(shè)定裝置設(shè)定的目標(biāo)時間和由所述啟動完成時間估計裝置估計出的所述估計時間之間的差改變?nèi)剂蠂娚湔龝r。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃機啟動時，用于所有氣缸的燃料噴射正時的初始值設(shè)定為第一燃料噴射正時。
12.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于進一步包括學(xué)習(xí)裝置，所述學(xué)習(xí)裝置存儲在內(nèi)燃機啟動完成時每個所述氣缸的燃料噴射正時作為學(xué)習(xí)值，其中當(dāng)所述內(nèi)燃機啟動時每個所述氣缸的燃料噴射正時的初始值根據(jù)由所述學(xué)習(xí)裝置存儲的學(xué)習(xí)值改變。
13.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其特征在于還包括點火失敗次數(shù)存儲裝置，所述點火失敗次數(shù)存儲裝置累計和存儲從所述內(nèi)燃機的啟動開始起所估計或檢測到的每個所述氣缸中的點火失敗次數(shù)，其中當(dāng)所述內(nèi)燃機啟動時每個所述氣缸的燃料噴射正時的初始值根據(jù)由所述點火失敗次數(shù)存儲裝置存儲的點火失敗次數(shù)的累計值改變。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中發(fā)動機啟動期間的點火失敗受到抑制，并且從啟動開始至啟動完成的時間設(shè)為一個更合適的時間。一種用于具有多個氣缸的壓縮點火式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置包括針對每個氣缸設(shè)置并且將燃料噴射入每個氣缸內(nèi)的燃料噴射閥；估計或檢測每個氣缸中的燃燒狀態(tài)的燃燒狀態(tài)檢測裝置；以及燃料噴射正時設(shè)定裝置，所述燃料噴射正時設(shè)定裝置將已經(jīng)由燃燒狀態(tài)檢測裝置估計或檢測到點火失敗的氣缸中的燃料噴射正時改變到第一燃料噴射正時。特別地，改變每個氣缸的燃料噴射正時。
文檔編號F02D41/40GK101076661SQ200580042448
公開日2007年11月21日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者巖谷一樹 申請人:豐田自動車株式會社