專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的異常燃燒檢測(cè)裝置及內(nèi)燃機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的異常燃燒的異常燃燒檢測(cè)裝置和能夠把異常燃燒的檢測(cè)結(jié)果反饋到內(nèi)燃機(jī)控制中的控制裝置。
背景技術(shù)：
作為檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)異常燃燒的技術(shù)，例如，已知有日本特開2009-30545號(hào)公報(bào)公開的技術(shù)。該技術(shù)是檢測(cè)起因于燃燒室的離子的離子電流并根據(jù)離子電流的變化判定是否發(fā)生了異常燃燒的技術(shù)。但是，該以往的技術(shù)需要離子電流檢測(cè)電路之類復(fù)雜且需要花費(fèi)成本的構(gòu)件。因此，不能說(shuō)是在成本方面充分地滿足的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是，能夠以不花費(fèi)成本的簡(jiǎn)易的裝置檢測(cè)出內(nèi)燃機(jī)的異常燃燒。而且，為了實(shí)現(xiàn)這樣的課題，本發(fā)明提供如下的內(nèi)燃機(jī)異常燃燒檢測(cè)裝置。本發(fā)明提供的異常燃燒檢測(cè)裝置利用直噴噴射器作為用于檢測(cè)異常燃燒的單元。 與該異常燃燒檢測(cè)裝置有關(guān)的直噴噴射器，在噴嘴體的前端設(shè)置有袋腔室，以使袋腔室和燃燒室連通的方式形成有噴孔。而且在噴嘴體的內(nèi)部容納針閥，利用該針閥使袋腔室開閉， 從而向燃燒室內(nèi)直接噴射燃料。異常燃燒檢測(cè)裝置檢測(cè)針閥的從關(guān)閉位置開始的上升，根據(jù)在直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)檢測(cè)出針閥的上升這一情況，判定為在燃燒室內(nèi)發(fā)生了異常燃
Jyti ο根據(jù)如以上那樣構(gòu)成的異常燃燒檢測(cè)裝置，由于可以利用直噴噴射器之類現(xiàn)有的設(shè)備，從而能夠不花費(fèi)成本地檢測(cè)異常燃燒。此外，作為檢測(cè)針閥上升的裝置，可以使用由于針閥的上升動(dòng)作而發(fā)出信號(hào)的傳感器和開關(guān)。也可以是與針閥的上升量相應(yīng)輸出信號(hào)變化的傳感器。如果原來(lái)就在直噴噴射器內(nèi)安裝有這些裝置，則通過(guò)利用這些裝置可以避免成本增加。另外，即使在需要重新設(shè)置的情況下，如果與以往技術(shù)那樣的離子電流檢測(cè)電路比較，則該設(shè)置所花費(fèi)的成本也不高。進(jìn)而，本發(fā)明提供如下的加入了上述異常燃燒檢測(cè)裝置的功能的內(nèi)燃機(jī)控制裝置。本發(fā)明提供的控制裝置把具備直噴噴射器的內(nèi)燃機(jī)作為控制對(duì)象。與該控制裝置有關(guān)的直噴噴射器，在噴嘴體的前端設(shè)置有袋腔室，以使袋腔室和燃燒室連通的方式形成有噴孔。而且噴嘴體的內(nèi)部容納針閥，通過(guò)利用該針閥使袋腔室開閉，來(lái)向燃燒室內(nèi)直接噴射燃料。控制裝置利用傳感器等裝置計(jì)量針閥的從關(guān)閉位置開始的上升量，當(dāng)在直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)針閥上升了的情況下，執(zhí)行根據(jù)針閥的上升量增加該直噴噴射器的下一次循環(huán)中的燃料噴射量的燃料噴射量修正。若由于異常燃燒而使汽缸內(nèi)壓力上升并使針閥上升了，則由于燃料從袋腔室向噴嘴體的內(nèi)部逆流而使袋腔室內(nèi)的燃料量減少。當(dāng)在該狀態(tài)下如通常那樣執(zhí)行了下一次循環(huán)的燃料噴射時(shí)，有可能與袋腔室內(nèi)的燃料量的減少量相應(yīng)產(chǎn)生燃料不足，從而空燃比成為稀空燃比?？杖急瘸蔀橄】杖急葧?huì)助長(zhǎng)再下一次循環(huán)中的異常燃燒的發(fā)生。但是，根據(jù)如以上那樣構(gòu)成的控制裝置，通過(guò)增加與針閥的上升量相應(yīng)的燃料噴射量，可以防止在異常燃燒發(fā)生后的下一次循環(huán)中可能發(fā)生的空燃比的稀空燃比化。也就是，可以防止異常燃燒反復(fù)發(fā)生。作為基于控制裝置的燃料噴射量修正的方法，優(yōu)選計(jì)算出從袋腔室向噴嘴體的內(nèi)部逆流的燃料量，根據(jù)逆流燃料量決定燃料噴射量的修正量。可以根據(jù)針閥的上升量計(jì)算出逆流燃料量。因?yàn)?，由針閥的上升量決定了閥部的流路截面積，另外，成為逆流的原動(dòng)力的汽缸內(nèi)壓力和燃料壓力的壓力差與針閥的上升量相關(guān)。另外，在本發(fā)明的另外的方式中，當(dāng)在直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)針閥上升了的情況下， 控制裝置，執(zhí)行根據(jù)針閥的上升量使供給到直噴噴射器的燃料壓力上升的燃料壓力修正。 也可以構(gòu)成為，一同執(zhí)行上述的燃料噴射量修正。根據(jù)該方式，通過(guò)使燃料壓力上升，提高了針閥的密閉保持力，所以可以防止在下一次循環(huán)以后發(fā)生由于針閥的上升引起的燃料從袋腔室向噴嘴體內(nèi)部逆流的情況。由于防止了燃料的逆流，從而能夠防止起因于針閥的上升而產(chǎn)生的空燃比的稀空燃比化和由此引起的異常燃燒反復(fù)發(fā)生的情況。在本發(fā)明的再另外的方式中，當(dāng)在直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)針閥上升了的情況下，控制裝置，根據(jù)針閥的上升量計(jì)算出從袋腔室向噴嘴體的內(nèi)部逆流了的燃料量。而且，在逆流燃料量的計(jì)算值超過(guò)袋腔室的容積的情況下，控制裝置，執(zhí)行增加該直噴噴射器的下一次循環(huán)中的燃料噴射次數(shù)的燃料噴射次數(shù)修正。也可以與上述燃料噴射量修正和燃料壓力修正一同執(zhí)行該燃料噴射次數(shù)修正。因?yàn)榇皇业娜莘e是逆流燃料量的最大值，所以在逆流燃料量的計(jì)算值超過(guò)袋腔室的容積的情況下，燃燒室內(nèi)的已燃?xì)怏w流入了噴嘴體的內(nèi)部。當(dāng)在該狀態(tài)下如通常那樣執(zhí)行了下一次循環(huán)的燃料噴射時(shí)，有可能由于燃料噴射量極其不足而使空燃比成為更加稀的稀空燃比?？杖急瘸蔀橄】杖急冗M(jìn)一步助長(zhǎng)下一次的循環(huán)中的異常燃燒的發(fā)生。但是， 根據(jù)上述的方式，通過(guò)增加下一次循環(huán)中的燃料噴射次數(shù)，能夠在排出流入到直噴噴射器內(nèi)的氣體的同時(shí)，噴射希望的量的燃料。由此，可以防止異常燃燒發(fā)生后的下一次循環(huán)中可能發(fā)生的空燃比的稀空燃比化和由此引起的異常燃燒反復(fù)發(fā)生的情況。在本發(fā)明的再另外的方式中，控制裝置把具備直噴噴射器和端口噴射器的內(nèi)燃機(jī)作為控制對(duì)象。當(dāng)在直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)針閥上升并且繼續(xù)該狀態(tài)的情況下，控制裝置執(zhí)行停止基于直噴噴射器的燃料噴射并切換到基于端口噴射器的燃料噴射的噴射器切換。另外，在從基于直噴噴射器的燃料噴射切換到基于端口噴射器的燃料噴射的期間，控制裝置執(zhí)行使供給到直噴噴射器的燃料壓力在最大壓力和最小壓力之間交替地變化的燃料壓力控制。當(dāng)由于針閥的上升而發(fā)生了燃料逆流的情況下，有可能附著在噴孔附近的積垢流入，并在針閥和其就座部之間被夾住。但是，根據(jù)上述的方式，通過(guò)使燃料壓力在最大壓力和最小壓力之間交替地變化而使針閥反復(fù)上升下降，可以將在其間夾著的積垢咬切而除掉。另外，因?yàn)檫@期間切換到了基于端口噴射器的燃料噴射，所以可以防止由于燃料壓力控制的影響致使空燃比混亂的情況。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施方式的控制裝置的內(nèi)燃機(jī)的直噴噴射器的構(gòu)成圖。圖2是表示與基于本發(fā)明的實(shí)施方式的控制裝置的異常燃燒相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制的流程的流程圖。圖3是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中所進(jìn)行的異常燃燒判定的程序的流程圖。圖4是表示異常燃燒發(fā)生時(shí)的汽缸內(nèi)壓力的變化和由此產(chǎn)生的針閥的上升量變化的曲軸角度曲線圖。圖5是表示汽缸內(nèi)壓力和傳感器輸出的關(guān)系的圖。圖6是表示異常燃燒發(fā)生時(shí)的汽缸內(nèi)壓力的變化的循環(huán)曲線圖。圖7是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中所進(jìn)行的燃料噴射量修正的程序的流程圖。圖8是表示汽缸內(nèi)壓力和每單位時(shí)間的燃料的逆流量之間的關(guān)系的圖。圖9是表示異常燃燒發(fā)生時(shí)的汽缸內(nèi)壓力變化的一例的曲軸角度曲線圖。圖10是表示在圖9所示的例中產(chǎn)生的燃料吹回量的基于曲軸角度的變化的圖。圖11是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中所進(jìn)行的燃料壓力修正的程序的流程圖。圖12是用于對(duì)在本發(fā)明的實(shí)施方式中所進(jìn)行的燃料壓力修正的內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明的循環(huán)曲線圖。圖13是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中所進(jìn)行的燃料噴射次數(shù)修正的程序的流程圖。圖14是用于對(duì)在本發(fā)明的實(shí)施方式中所進(jìn)行的噴射器切換和燃料壓力控制的內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明的循環(huán)曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)(以下，發(fā)動(dòng)機(jī))的控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式，參照?qǐng)D1 圖14各圖來(lái)說(shuō)明。把本實(shí)施方式的控制裝置應(yīng)用于具備向燃燒室內(nèi)直接噴射燃料的直噴噴射器 (高壓噴射器)和向進(jìn)氣口噴射燃料的端口噴射器(低壓噴射器)的雙噴射型火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。本實(shí)施方式的控制裝置把2個(gè)噴射器之中的直噴噴射器作為主要使用的噴射器， 而在某種限定的條件下使用端口噴射器。圖1是表示應(yīng)用了本實(shí)施方式的控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)的直噴噴射器2的構(gòu)成的圖。 直噴噴射器2，如圖1所示那樣，構(gòu)成為包含噴嘴體6和針閥10。把從未圖示的燃料泵經(jīng)由燃料導(dǎo)管供給到直噴噴射器2的燃料引導(dǎo)到噴嘴體6的內(nèi)部。在噴嘴體6的前端形成了用于噴射燃料的噴孔4。如圖1的B示意地放大表示的那樣，在噴嘴體6中形成有針閥10能夠離座及就座的閥座12。在噴嘴體6的前端部的內(nèi)壁和針閥10的前端部之間，形成有作為袋狀的小空間的袋腔室(燃料積存室)8。通過(guò)針閥10從閥座12離座，使噴嘴體6的內(nèi)部和袋腔室8連通，通過(guò)針閥10就座于閥座12，使噴嘴體6的內(nèi)部和袋腔室8的連通被切斷。以使袋腔室 8與外部(燃燒室)連通的方式形成有噴孔4。另外，如圖1的A示意地放大表示的那樣，針閥10的端部被固定于可動(dòng)鐵芯14。 可動(dòng)鐵芯14被彈簧18向使針閥10就座于閥座12的方向作用。在針閥10的軸向配置有與可動(dòng)鐵芯14對(duì)置的固定鐵芯16。在可動(dòng)鐵芯14和固定鐵芯16之間設(shè)有間隙。該間隙的距離表示針閥10從閥座12離座時(shí)的最大上升量。除了以上所述的構(gòu)成，在本實(shí)施方式中所使用的直噴噴射器2中安裝有根據(jù)可動(dòng)鐵芯14和固定鐵芯16之間的距離而改變輸出信號(hào)的傳感器20。本實(shí)施方式的控制裝置取得傳感器20的輸出信號(hào)，如下面說(shuō)明的那樣，作為用于判定發(fā)動(dòng)機(jī)的異常燃燒的信息，另外，作為用于執(zhí)行與異常燃燒相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制的信息而進(jìn)行利用。本實(shí)施方式的控制裝置具有作為檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的異常燃燒的異常燃燒檢測(cè)裝置的功能。在檢測(cè)出異常燃燒的情況下，本實(shí)施方式的控制裝置執(zhí)行與異常燃燒相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。圖2是表示該發(fā)動(dòng)機(jī)控制的流程的流程圖。如圖2所示那樣，本實(shí)施方式的控制裝置，在最初的步驟Sl中，進(jìn)行使用了直噴噴射器2的“異常燃燒判定”。而且在下面的步驟S2中執(zhí)行與異常燃燒相對(duì)應(yīng)的“燃料噴射量修正”。另外，在下面的步驟S3中執(zhí)行與異常燃燒相對(duì)應(yīng)的“燃料壓力修正”。在認(rèn)為氣體流入直噴噴射器2中的情況下，在下面的步驟S4中還執(zhí)行“燃料噴射次數(shù)修正”。另外，在認(rèn)為直噴噴射器2中夾住了積垢的情況下， 在下面的步驟S5中還執(zhí)行“噴射器切換”和“燃料壓力控制”。以下，對(duì)基于本實(shí)施方式的控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)控制的內(nèi)容，按每個(gè)上述的步驟具體地進(jìn)行說(shuō)明。Sl 異常燃燒判定圖3是表示由本實(shí)施方式的控制裝置所執(zhí)行的異常燃燒判定的程序的流程圖。本實(shí)施方式的控制裝置按每個(gè)汽缸執(zhí)行該異常燃燒判定程序。在異常燃燒判定程序的最初的步驟SlOl中，判定相應(yīng)汽缸是否處于膨脹沖程(燃燒沖程)。如果不是膨脹沖程，則跳過(guò)以下的步驟。在相應(yīng)汽缸處于膨脹沖程的情況下，進(jìn)行步驟S102的判定。在步驟S102中，判定直噴噴射器2的針閥10是否上升了。把傳感器20的輸出信號(hào)用于該判定。因?yàn)槿翎橀y10 從閥座12上升了則可動(dòng)鐵芯14和固定鐵芯16之間的距離發(fā)生變化，所以針閥10的上升表現(xiàn)為傳感器20的輸出信號(hào)的變化。因此，通過(guò)觀察傳感器20的輸出信號(hào)，能夠檢測(cè)針閥 10的上升，可以根據(jù)輸出信號(hào)的變化量計(jì)量針閥10的上升量。本實(shí)施方式的控制裝置具有把傳感器20的輸出信號(hào)與針閥10的上升量建立關(guān)聯(lián)的映射(以下，傳感器輸出-上升量映射)。在沒(méi)有檢測(cè)出針閥10上升的情況下，跳過(guò)以下的步驟。在檢測(cè)出針閥10的上升的情況下，進(jìn)行步驟S103的處理。在步驟S103中，設(shè)立表示發(fā)生了異常燃燒的異常燃燒標(biāo)志。也就是，本實(shí)施方式的控制裝置，根據(jù)在直噴噴射器 2未作動(dòng)的膨脹沖程中檢測(cè)出針閥10的上升這一情況，判定為發(fā)生了異常燃燒?？梢岳冕橀y10的上升來(lái)檢測(cè)異常燃燒的根據(jù)在于，異常燃燒發(fā)生時(shí)汽缸內(nèi)壓力急增。針閥10，由于彈簧18的彈力和燃料壓力被壓向閥座12，同時(shí)，從袋腔室8側(cè)，由于汽缸內(nèi)壓力被向上升方向按壓。當(dāng)基于汽缸內(nèi)壓力的上升方向的力超過(guò)基于彈力和燃料壓力的就座方向的力時(shí)，發(fā)生針閥10從閥座12上升的情況。但是，以至少在通常燃燒(正常燃燒)的范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生那樣的情況的方式，選定彈簧18的彈力。然而，在發(fā)生了異常燃燒的情況下，有可能伴隨汽缸內(nèi)壓力的急增而作用于針閥10的上升方向的力勝過(guò)就座方向的力，發(fā)生針閥10上升的情況。圖4是表示異常燃燒發(fā)生時(shí)的汽缸內(nèi)壓力的變化和由此產(chǎn)生的針閥10的上升量的變化的曲軸角度曲線圖。如圖4的下段(汽缸內(nèi)壓力-曲軸角度曲線圖)所示那樣，在異常燃燒和通常燃燒中汽缸內(nèi)壓力的峰值產(chǎn)生很大的差。其結(jié)果是，在異常燃燒發(fā)生時(shí)作用于針閥10的上升方向的力瞬間地超過(guò)就座方向的力，如圖4的上段(上升量-曲軸角度曲線圖)所示那樣，瞬間地發(fā)生針閥10上升了的情況。通過(guò)利用傳感器20檢測(cè)這時(shí)的針閥10的上升，可以不花費(fèi)成本地進(jìn)行異常燃燒的檢測(cè)。然而，也能夠根據(jù)傳感器20的輸出信號(hào)來(lái)計(jì)量汽缸內(nèi)壓力，詳細(xì)地說(shuō)，是基于異常燃燒的汽缸內(nèi)壓力的最大值。由于異常燃燒使汽缸內(nèi)壓力變得越高則針閥10的上升量變得越大。圖5是表示把燃料壓力設(shè)為一定的情況下的汽缸內(nèi)壓力和傳感器20的輸出信號(hào)(電壓值)的關(guān)系的圖。根據(jù)圖5可確認(rèn)，從汽缸內(nèi)壓力超過(guò)了某值的時(shí)間點(diǎn)開始，在傳感器輸出中表現(xiàn)出變化，之后，傳感器輸出也與汽缸內(nèi)壓力的上升成比例地變大。傳感器輸出中表現(xiàn)出變化時(shí)的汽缸內(nèi)壓力(在圖5中是20MPa)是針閥10上升時(shí)的汽缸內(nèi)壓力。通過(guò)預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得圖5所示那樣的數(shù)據(jù)，從而可以根據(jù)傳感器20的輸出信號(hào)推定基于異常燃燒的汽缸內(nèi)壓力的最大值。本實(shí)施方式的控制裝置具有把燃料壓力設(shè)為關(guān)鍵因素而將傳感器20的輸出信號(hào)與汽缸內(nèi)壓力建立關(guān)聯(lián)的映射(以下，傳感器輸出-汽缸內(nèi)壓力映射)。傳感器輸出-汽缸內(nèi)壓力映射可以用于步驟S102的判定結(jié)果的驗(yàn)證。在噪聲與傳感器20的輸出信號(hào)重疊的情況下，有可能把該噪聲誤判定為針閥10的上升。如果利用傳感器輸出-汽缸內(nèi)壓力映射把傳感器20的輸出信號(hào)變換為汽缸內(nèi)壓力，則可以把由于汽缸內(nèi)壓力作用于針閥10的上升方向的力和由于這時(shí)的燃料壓力和彈簧18的彈力作用于針閥 10的就座方向的力進(jìn)行數(shù)值上的比較。如果比較的結(jié)果是上升方向的力小，則可以知道，檢測(cè)到上升的傳感器20的輸出信號(hào)是噪聲，步驟S102的判定結(jié)果錯(cuò)誤。通過(guò)將這樣的用于驗(yàn)證的處理加到異常燃燒判定程序中，可以進(jìn)一步提高異常燃燒的檢測(cè)精度。S2 燃料噴射量修正圖6是表示異常燃燒發(fā)生時(shí)的汽缸內(nèi)壓力的變化的循環(huán)曲線圖。如圖6所示那樣， 若在某個(gè)循環(huán)(圖6中第2循環(huán))中發(fā)生了異常燃燒，則在再下一次循環(huán)(圖6中第4循環(huán))中再發(fā)生異常燃燒。認(rèn)為這樣反復(fù)發(fā)生異常燃燒的原因如下。若發(fā)生了異常燃燒，則由于汽缸內(nèi)壓力的急增而使直噴噴射器2的針閥10上升。 這時(shí)，通過(guò)上升的針閥10和閥座12之間的間隙，發(fā)生燃料從袋腔室8向噴嘴體6內(nèi)部逆流的情況。其結(jié)果是，袋腔室8內(nèi)的燃料量減少。然而，燃料噴射量是以袋腔室8中已充滿燃料為前提來(lái)計(jì)算的。因此，在如通常那樣執(zhí)行了下一次循環(huán)的燃斜噴射時(shí)，則燃料噴射量與袋腔室8內(nèi)的燃料量的減少量相應(yīng)地出現(xiàn)了不足。燃料噴射量的不足不但使空燃比成為稀空燃比，還會(huì)助長(zhǎng)再下一次循環(huán)中再次發(fā)生異常燃燒。可以認(rèn)為這是因?yàn)?，由于伴隨空燃比稀空燃比化的燃燒惡化而使殘留氣體中的HC增加。燃料噴射量修正是用于避免上述那樣的情況的處理。也就是說(shuō)，執(zhí)行該處理的目的是，通過(guò)修正燃料噴射量來(lái)防止發(fā)生了異常燃燒的循環(huán)的下一次循環(huán)中的空燃比稀空燃比化，由此避免反復(fù)發(fā)生異常燃燒的情況。圖7是表示由本實(shí)施方式的控制裝置所執(zhí)行的燃料噴射量修正的程序的流程圖。 本實(shí)施方式的控制裝置按每個(gè)汽缸執(zhí)行該燃料噴射量修正程序。燃料噴射量修正程序的最初的步驟S200確認(rèn)異常燃燒發(fā)生標(biāo)志是否已設(shè)立。如果異常燃燒發(fā)生標(biāo)志已設(shè)立，則執(zhí)行用于燃料噴射量修正的步驟S201、S202及S203的處理。在步驟S201中，使用傳感器輸出-上升量映射根據(jù)傳感器20的輸出信號(hào)來(lái)計(jì)算針閥10的上升量。在下面的步驟S202中，計(jì)算出從袋腔室8向噴嘴體6內(nèi)部逆流的燃料量。把每單位時(shí)間的燃料逆流量進(jìn)行累計(jì)的結(jié)果就是在此計(jì)算出的逆流燃料量。由針閥10和閥座12 之間的間隙所形成的閥部的流路截面積以及汽缸內(nèi)壓力和燃料壓力之間的壓力差決定了每單位時(shí)間的逆流量。針閥10離開閥座12的上升量決定了閥部的流路截面積。另外，在汽缸內(nèi)壓力和燃料壓力的壓力差與針閥10的上升量之間有相關(guān)關(guān)系。因此，可以把每單位時(shí)間的逆流量作為針閥10的上升量的函數(shù)來(lái)表示。在步驟S202中，使用該函數(shù)根據(jù)針閥 10的上升量來(lái)計(jì)算逆流燃料量。圖8是表示把燃料壓力設(shè)為一定時(shí)的汽缸內(nèi)壓力和每單位時(shí)間的燃料逆流量之間的關(guān)系的圖。根據(jù)圖8可以確認(rèn)，從汽缸內(nèi)壓力超過(guò)了某個(gè)值的時(shí)間點(diǎn)起燃料逆流開始， 之后，逆流量也與汽缸內(nèi)壓力的上升成比例地變大。在此，圖9是表示異常燃燒發(fā)生時(shí)的汽缸內(nèi)壓力的變化的一例的曲軸角度曲線圖。在汽缸內(nèi)壓力如圖9所示那樣變化的情況下， 在汽缸內(nèi)壓力超過(guò)上限值(能夠保持針閥10密閉的界限值)的區(qū)間內(nèi)發(fā)生燃料逆流。根據(jù)針閥10的上升量來(lái)計(jì)算這時(shí)的每單位時(shí)間的逆流量，并將其在上述的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行累計(jì)， 由此可以計(jì)算出逆流燃料量，即逆流的燃料的總量。圖10是表示在圖9所示的例中產(chǎn)生的逆流燃料量(吹回量)基于曲軸角度的變化的圖。在下面的步驟S203中，根據(jù)逆流燃料量決定燃料噴射量的修正量。在圖10所示的例中，把最終的逆流燃料量(吹回量)按原樣決定為燃料噴射量的修正量。把所決定的修正量追加到下一次循環(huán)的燃料噴射量。由此在下一次循環(huán)中不會(huì)有燃料噴射量不足的情況，從而避免了空燃比稀空燃比化和與此相伴的異常燃燒的反復(fù)。S3 燃料壓力修正如使用圖6說(shuō)明的那樣，有發(fā)動(dòng)機(jī)的異常燃燒反復(fù)發(fā)生的傾向。用于防止成為其原因的空燃比稀空燃比化并避免異常燃燒再發(fā)生的處理是上述的燃料噴射量修正。另一方面，接著說(shuō)明的燃料壓力修正是用于在異常燃燒再次發(fā)生了的情況下防止進(jìn)一步的異常燃燒的反復(fù)的處理。圖11是表示由本實(shí)施方式的控制裝置所執(zhí)行的燃料壓力修正的程序的流程圖。 本實(shí)施方式的控制裝置按每個(gè)汽缸執(zhí)行該燃料壓力修正程序。燃料噴射量修正程序的最初的步驟S300確認(rèn)異常燃燒發(fā)生標(biāo)志是否已設(shè)立。如果異常燃燒發(fā)生標(biāo)志已設(shè)立，則執(zhí)行用于燃料壓力修正的步驟S301、S302及S303的處理。在步驟S301中，使用傳感器輸出一上升量映射根據(jù)傳感器20的輸出信號(hào)計(jì)算針閥10的上升量。由于異常燃燒因而汽缸內(nèi)壓力急增的結(jié)果，使作用于針閥10的上升方向的力超過(guò)就座方向的力，由此發(fā)生針閥10上升?？梢愿鶕?jù)在步驟S301中計(jì)算出的上升量來(lái)確定異常燃燒發(fā)生時(shí)作用于針閥10的上升方向的力。因?yàn)獒橀y10的上升量和汽缸內(nèi)壓力相關(guān)。 如果能夠確定異常燃燒發(fā)生時(shí)的上升方向的力，則只要以超過(guò)該上升方向的力的方式調(diào)整就座方向的力即可。根據(jù)作用于針閥10的就座方向的力是基于燃料壓力的力和彈簧18的彈力的合力，可以構(gòu)成為，通過(guò)修正燃料壓力，在異常燃燒再發(fā)生時(shí)使針閥10不上升。
在下面的步驟S302中，基于在步驟S301中計(jì)算出的上升量，計(jì)算用于在異常燃燒再發(fā)生時(shí)使針閥10不上升的目標(biāo)燃料壓力。而且，在下面的步驟S303中，以使實(shí)際的燃料壓力成為目標(biāo)燃料壓力的方式進(jìn)行燃料壓力的修正。此外，可以通過(guò)調(diào)整向直噴噴射器2 供給燃料的燃料泵的轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行燃料壓力的修正。把基于以上的程序的燃料壓力修正的執(zhí)行結(jié)果示于圖12。圖12以循環(huán)曲線圖方式表示汽缸內(nèi)壓力、目標(biāo)燃料壓力及空燃比的各變化。根據(jù)圖12可以看出，在第2循環(huán)中發(fā)生了異常燃燒，在之后的第5循環(huán)和第8循環(huán)中再次發(fā)生了異常燃燒。在最初的異常燃燒中發(fā)生了空燃比向稀空燃比側(cè)偏離的情況。但是，通過(guò)在該時(shí)間點(diǎn)把目標(biāo)燃料壓力向增大側(cè)修正，在接下來(lái)的異常燃燒發(fā)生時(shí)不會(huì)發(fā)生空燃比向稀空燃比側(cè)偏離的情況。這是因?yàn)椋?由于燃料壓力上升因而針閥10的密閉保持力提高，防止了伴隨汽缸內(nèi)壓力上升的針閥10 的上升。之后，再次發(fā)生了空燃比向稀空燃比側(cè)偏離的情況，但是，在該時(shí)間點(diǎn)把目標(biāo)燃料壓力進(jìn)一步向增大側(cè)再修正。由此，可靠地防止了伴隨汽缸內(nèi)壓力上升的針閥10的上升。S4 燃料噴射次數(shù)修正如上述那樣，可以根據(jù)針閥10的上升量來(lái)計(jì)算在異常燃燒發(fā)生時(shí)從袋腔室8向噴嘴體6內(nèi)部逆流的燃料量。但是，能夠逆流的燃料量有限度，袋腔室8的容積成為逆流燃料量的最大值。因此，在根據(jù)上升量計(jì)算出的逆流燃料量超過(guò)了袋腔室8的容積的情況下，可以假定，不只袋腔室8內(nèi)的全部燃料逆流，燃燒室內(nèi)的已燃?xì)怏w也流入到噴嘴體6的內(nèi)部。 當(dāng)在氣體進(jìn)入噴嘴體6內(nèi)部的狀態(tài)下如通常那樣執(zhí)行了下一次循環(huán)的燃料噴射時(shí)，導(dǎo)致燃料噴射量的極其不足。燃料噴射量不足引起的空燃比稀空燃比化助長(zhǎng)在以后的循環(huán)中異常燃燒的發(fā)生。燃料噴射次數(shù)修正是用于避免上述那樣的情況的處理。在燃料噴射次數(shù)修正中， 增加1個(gè)循環(huán)中的燃料噴射次數(shù)。所增加的燃料噴射是用于排出流入到噴嘴體6內(nèi)部的氣體的預(yù)備性燃料噴射。通過(guò)在正常的燃料噴射前執(zhí)行該預(yù)備性燃料噴射，能夠在排出流入到噴嘴體6的內(nèi)部的氣體的同時(shí)，噴射希望的量的燃料。圖13是表示由本實(shí)施方式的控制裝置所執(zhí)行的燃料噴射次數(shù)修正的程序的流程圖。本實(shí)施方式的控制裝置按每個(gè)汽缸執(zhí)行該燃料噴射次數(shù)修正程序。燃料噴射次數(shù)修正程序的最初的步驟S400確認(rèn)異常燃燒發(fā)生標(biāo)志是否已設(shè)立。如果異常燃燒發(fā)生標(biāo)志已設(shè)立，則執(zhí)行用于燃料噴射量修正的步驟S401及S402的處理。在步驟S401中，判定根據(jù)針閥10的上升量計(jì)算出的逆流燃料量是否超過(guò)袋腔室8 的容積。如果逆流燃料量的計(jì)算值是在袋腔室8的容積以下，則不進(jìn)行燃料噴射次數(shù)的修正。但是，如果逆流燃料量的計(jì)算值超過(guò)了袋腔室8的容積，則在步驟S402中增加燃料噴射次數(shù)1次。而且，進(jìn)行用于排出流入到噴嘴體6內(nèi)部的氣體的預(yù)備性燃料噴射，即直噴噴射器2的空噴射。由此，在下一次循環(huán)中不會(huì)出現(xiàn)燃料噴射量不足的情況，從而避免了空燃比的稀空燃比化和與此相伴的異常燃燒的反復(fù)。S5 噴射器切換及燃料壓力控制當(dāng)在異常燃燒發(fā)生時(shí)由于針閥10的上升而發(fā)生了燃料逆流的情況下，有可能附著在噴孔4附近的積垢與燃料一起流入噴嘴體6之內(nèi)。而且，還有可能流入的積垢被夾在針閥10和閥座12之間。在假如發(fā)生了那樣的情況時(shí)，無(wú)法使針閥10就座，從而發(fā)生燃料從間隙泄漏的情況。
噴射器切換和燃料壓力控制是用于應(yīng)對(duì)上述那樣的情況的處理。可以使用圖14 來(lái)說(shuō)明各處理的內(nèi)容。圖14利用循環(huán)曲線圖與汽缸內(nèi)壓力的變化一起，表示傳感器輸出、 目標(biāo)燃料壓力的設(shè)定和使用噴射器的設(shè)定。根據(jù)圖14可知，在第2循環(huán)中發(fā)生了異常燃燒，與此相伴，傳感器輸出增大了。另外，可知，盡管汽缸內(nèi)壓力降低了，但是傳感器輸出還是保持較高不變。所謂傳感器輸出不降低，意味著保持針閥10已上升的狀態(tài)不變。作為其原因可以認(rèn)為是上述的積垢夾住。在這種情況下，本實(shí)施方式的控制裝置停止基于直噴噴射器2的燃料噴射，并切換到基于端口噴射器的燃料噴射。也就是說(shuō)，執(zhí)行噴射器切換。與此同時(shí)，本實(shí)施方式的控制裝置，使直噴噴射器2所連接的高壓系統(tǒng)的目標(biāo)燃料壓力在最大壓力和最小壓力之間按每個(gè)循環(huán)交替地變化，以作為燃料壓力控制。使目標(biāo)燃料壓力變化到最大壓力是為了以較強(qiáng)的力把針閥10壓向閥座12而把積垢咬切。另一方面，使目標(biāo)燃料壓力變化為最小壓力是為了使針閥10大幅度地上升而使積垢從針閥10和閥座12之間脫離。這樣按每1循環(huán)使針閥10上升下降，由此，可以將夾在中間的積垢咬切而除掉。另外，因?yàn)檫@期間切換到基于端口噴射器的燃料噴射，從而防止了由于燃料壓力的變動(dòng)而導(dǎo)致空燃比混亂的情況。在圖14所示的例中，在第7循環(huán)之后，傳感器輸出降低了。其意味著針閥10正常就座，也就是，在針閥10和閥座12之間夾住的積垢被除掉了了。在這種情況下，本實(shí)施方式的控制裝置停止使目標(biāo)燃料壓力在最大壓力和最小壓力之間變化的操作。另外，停止基于端口噴射器的燃料噴射并再切換到基于直噴噴射器2的燃料噴射。其他.以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限定于上述的實(shí)施方式。本發(fā)明在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)可以依據(jù)上述的實(shí)施方式進(jìn)行各種變形并實(shí)施。例如，也可以把上述的實(shí)施方式如下面那樣進(jìn)行變形并實(shí)施。對(duì)于在上述的實(shí)施方式中所執(zhí)行的各處理之中的S2、S3、S4、S5的處理，未必需要執(zhí)行全部的處理。也可以選擇性地將其中的1個(gè)或多個(gè)與異常燃燒判定(Si)組合來(lái)執(zhí)行。 例如，能夠進(jìn)行如下的選擇只實(shí)施異常燃燒判定(Si)和燃料噴射量修正(S2)；只實(shí)施異常燃燒判定(Si)和燃料壓力修正(S3)；只實(shí)施異常燃燒判定(Si)和燃料噴射次數(shù)修正 (S4)；只實(shí)施異常燃燒判定(Si)和噴射器切換及燃料壓力控制(S5)。當(dāng)然，也可以組合更多的處理并執(zhí)行。另外，在上述的實(shí)施方式中，控制裝置把具備直噴噴射器和端口噴射器的發(fā)動(dòng)機(jī)作為控制對(duì)象。但是，如果不執(zhí)行S5的噴射器切換及燃料壓力控制，則也可以把只具有直噴噴射器的發(fā)動(dòng)機(jī)作為控制對(duì)象。符號(hào)的說(shuō)明2直噴噴射器、4噴孔、6噴嘴體、8袋腔室、10針閥、12閥座、14可動(dòng)鐵芯、16固定鐵芯、18彈簧、20傳感器
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)異常燃燒檢測(cè)裝置，其特征在于，具備直噴噴射器，其向上述燃燒室內(nèi)直接噴射燃料，具有設(shè)置于噴嘴體的前端的袋腔室、 使上述袋腔室和燃燒室連通的噴孔及容納于上述噴嘴體的內(nèi)部并使上述袋腔室開閉的針閥；上升檢測(cè)單元，其檢測(cè)上述針閥的從關(guān)閉位置開始的上升；和異常燃燒判定單元，根據(jù)在上述直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)檢測(cè)出上述針閥上升這一情況， 判定為在上述燃燒室內(nèi)發(fā)生了異常燃燒。
2.一種內(nèi)燃機(jī)控制裝置，該內(nèi)燃機(jī)具備直噴噴射器，該直噴噴射器向上述燃燒室內(nèi)直接噴射燃料，具有設(shè)置于噴嘴體的前端的袋腔室；使上述袋腔室和燃燒室連通的噴孔；和容納于上述噴嘴體的內(nèi)部并使上述袋腔室開閉的針閥，該內(nèi)燃機(jī)控制裝置，其特征在于，具備上升量計(jì)量單元，其計(jì)量上述針閥的從關(guān)閉位置開始的上升量；和燃料噴射量修正單元，當(dāng)在上述直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)上述針閥上升了的情況下，根據(jù)上述針閥的上升量來(lái)增加上述直噴噴射器的下一次循環(huán)中的燃料噴射量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)控制裝置，其特征在于， 上述燃料噴射量修正單元包含逆流燃料量計(jì)算單元，其根據(jù)上述針閥的上升量計(jì)算從上述袋腔室向上述噴嘴體的內(nèi)部逆流的燃料量；和修正量決定單元，其根據(jù)逆流燃料量決定燃燒噴射量的修正量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃機(jī)控制裝置，其特征在于，還具備燃料壓力修正單元，當(dāng)在上述直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)上述針閥上升了的情況下， 該燃料壓力修正單元根據(jù)上述針閥的上升量使供給到上述直噴噴射器的燃料壓力上升。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)控制裝置，其特征在于，還具備逆流燃料量計(jì)算單元，當(dāng)在上述直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)上述針閥上升了的情況下，根據(jù)上述針閥的上升量計(jì)算出從上述袋腔室向上述噴嘴體的內(nèi)部逆流了的燃料量；和燃料噴射次數(shù)修正單元，在逆流燃料量的計(jì)算值超過(guò)上述袋腔室的容積的情況下，增加上述直噴噴射器的下一次循環(huán)中的燃料噴射次數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)控制裝置，其特征在于， 上述內(nèi)燃機(jī)還具備向進(jìn)氣口噴射燃料的端口噴射器， 上述控制裝置還具備噴射器切換單元，當(dāng)在上述直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)上述針閥上升并且上述針閥上升了的狀態(tài)繼續(xù)的情況下，停止基于上述直噴噴射器的燃料噴射，切換到基于上述端口噴射器的燃料噴射；和燃料壓力控制單元，在從基于上述直噴噴射器的燃料噴射切換到基于上述端口噴射器的燃料噴射的期間，使供給到上述直噴噴射器的燃料壓力在最大壓力和最小壓力之間交替式變化。
全文摘要
本發(fā)明的課題是能夠以不花費(fèi)成本的簡(jiǎn)易裝置來(lái)檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的異常燃燒。為此，本發(fā)明提供的異常燃燒檢測(cè)裝置利用直噴噴射器作為用于檢測(cè)異常燃燒的裝置。與該異常燃燒檢測(cè)裝置有關(guān)的直噴噴射器，在噴嘴體的前端設(shè)置袋腔室，以使袋腔室和燃燒室連通的方式形成有噴孔。而且噴嘴體的內(nèi)部容納有針閥，通過(guò)利用該針閥開閉袋腔室，來(lái)向燃燒室內(nèi)直接噴射燃料。異常燃燒檢測(cè)裝置例如利用傳感器來(lái)檢測(cè)針閥的從關(guān)閉位置開始的上升，根據(jù)在直噴噴射器非作動(dòng)時(shí)檢測(cè)出針閥上升這一情況，判定為在燃燒室內(nèi)發(fā)生了異常燃燒。
文檔編號(hào)F02M65/00GK102272439SQ201080001904
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者宮下茂樹, 是永真吾, 羽原輝晃 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社