燃料噴射裝置和壓縮點火式內(nèi)燃的制造方法
【專利摘要】壓縮點火式內(nèi)燃機的燃料控制裝置具備控制噴嘴以使其進行前段噴射及后段噴射作為1循環(huán)中的燃料噴射的控制裝置。控制裝置控制前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔，以使得前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔(Δt1)大致滿足條件。條件是該間隔(Δt1)是燃燒噪音等級最大的頻率的倒數(shù)的0.5倍。
【專利說明】燃料噴射裝置和壓縮點火式內(nèi)燃機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及壓縮點火式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置。本發(fā)明尤其涉及減少壓縮點火式內(nèi)燃機的燃燒噪音的技術。

【背景技術】
[0002]在減少柴油發(fā)動機等壓縮點火式內(nèi)燃機的燃燒噪音的方法中，存在所謂的預噴射(pilot inject1n)。預噴射是在主噴射之前噴射少量燃料的方法。通過預噴射，能夠縮短主噴射的點火延遲。在日本特開昭63-9657號公報中記載有關于預噴射的技術。該技術通過探索預噴射正時來謀求減少總體的燃燒噪音。
[0003]在日本特許第3803903號公報中公開了一種使內(nèi)燃機的噪音等級降低的技術。該技術不是使如上所述的總體的燃燒噪音減少的技術。該技術是在噪音等級大的頻段中重點性地使噪音等級降低的技術。在該技術中，進行具有預噴射的燃料的燃燒和主噴射的燃料的燃燒的2段燃燒。在該2段燃燒的控制中，控制燃燒間隔At以使得以下(I)式成立(η為O以上的整數(shù))。在此，燃燒間隔At是指在預噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生壓力波的時間和在主噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生壓力波的時間的時間差。通過該產(chǎn)生時間差，預噴射的燃料燃燒時的壓力波與主噴射的燃料燃燒時的壓力波在特定頻率fn下彼此抵消。因此，通過滿足(I)式的控制，能夠使特定頻率fn的燃燒噪音成分降低。
[0004]fn = (n+0.5)/ At...(I)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問題
[0006]本申請發(fā)明人進行了調(diào)查2段燃燒所實現(xiàn)的燃燒噪音的減少效果的實驗。在該實驗中，以曲軸轉角將燃燒間隔At設定為大約6°。在內(nèi)燃機轉速為2000rpm的情況下，該曲軸轉角的值在換算為時間時是大約0.5msec。其結果，得到了圖12所示的燃燒噪音頻譜。如圖12的噪音頻譜所示，與I段燃燒的情況相比，3kHz附近的燃燒噪音成分降低。但是，大約1.5?2kHz附近的燃燒噪音成分增加。另外，如圖13所示，總體的燃燒噪音也惡化。其原因在于，在大約1.5?2kHz的特定頻率gn下，以下(2)式成立(η為O以上的整數(shù))，燃燒時的壓力波沒有抵消反而彼此加強而放大。在日本特許第3803903號公報所記載的技術中，在滿足(I)式的情況下，特定頻率fn下的燃燒時的壓力波抵消，因此，特定頻率fn附近的燃燒噪音成分降低。但是，在日本特許第3803903號公報中沒有記載，在滿足(2)式的情況下，特定頻率gn下的燃燒時的壓力波彼此加強，因此，特定頻率gn附近的燃燒噪音成分增大。其結果，在日本特許第3803903號公報所記載的技術中，根據(jù)燃燒間隔At的控制，總體的燃燒噪音有時也會增大。
[0007]gn = (n+1) / Δ t...(2)
[0008]另外，在日本特許第3803903號公報所記載的技術中，將預噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生壓力波的時間和主噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生壓力波的時間的時間差設為燃燒間隔At。此時，將在各燃料燃燒時產(chǎn)生壓力波的正時設為利用時間對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的波形的上升正時。但是，本申請發(fā)明人在進行了調(diào)查2段燃燒所實現(xiàn)的燃燒噪音的減少效果的實驗之后發(fā)現(xiàn)，如圖14的波形所示，有時通過第2段的燃燒得到的波形的上升正時沒有明確出現(xiàn)。因此，在將利用時間對預噴射的燃料燃燒時的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的波形的上升正時和利用時間對主噴射的燃料燃燒時的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的波形的上升正時的時間差設為燃燒間隔At的情況下，燃燒間隔At的設定可能會產(chǎn)生誤差。其結果，在特定頻率fn下，燃燒噪音的減少效果有時也會減少。
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠通過提高燃燒噪音等級大的頻段中的燃燒噪音的減少效果來提高總體的燃燒噪音的減少效果的燃料噴射控制裝置。
[0010]用于解決問題的手段
[0011]本發(fā)明的一個方式的燃料噴射控制裝置，是向缸內(nèi)噴射燃料并通過自點火使其燃燒的壓縮點火式內(nèi)燃機，具備:控制器，其控制向缸內(nèi)噴射燃料的噴嘴，以使其進行前段噴射及后段噴射作為I循環(huán)中的燃料噴射，控制器調(diào)整前段噴射的正時、前段噴射的噴射量、后段噴射的正時以及后段噴射的噴射量，以使得利用時間對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值或者利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值具有由通過前段噴射供給的燃料的燃燒引起的前段峰值和由通過后段噴射供給的燃料的燃燒引起的后段峰值，并調(diào)整前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔Λ to，以使得在將燃燒噪音等級最大的頻率設為f0的情況下，前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl大致滿足Atl = 0.5/fO的條件，所述燃燒噪音等級是在進行了燃料噴射以使得利用時間對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值或者利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的設定值以上的峰值成為I個時產(chǎn)生的燃燒噪音等級。
[0012]在本發(fā)明的一個方式中，控制器也可以基于內(nèi)燃機轉速及內(nèi)燃機負荷來控制前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔AtO，以使得前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl大致滿足條件。
[0013]在本發(fā)明的一個方式中，控制器也可以基于表示前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔AtO與內(nèi)燃機轉速及內(nèi)燃機負荷的關系的特性映射來控制前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔Δ?Ο。
[0014]在本發(fā)明的一個方式中，控制器也可以基于利用時間對由缸內(nèi)壓力傳感器檢測到的缸內(nèi)壓力進行微分而得到值或者利用曲軸轉角對由缸內(nèi)壓力傳感器檢測到的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值來控制前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔△〖()，以使得前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl大致滿足條件。
[0015]在本發(fā)明的一個方式中，控制器也可以基于表示前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔AtO與前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl的關系的表格來控制前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔Λ t0。
[0016]在本發(fā)明的一個方式中，控制器也可以控制前段噴射的正時，以使得通過前段噴射供給的燃料進行預混合壓縮點火燃燒(Premixed Charge Compress1n Ignit1nCombust1n)。
[0017]在本發(fā)明的一個方式中，控制器也可以調(diào)整前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔 AtO,以使得間隔 Atl 成為 0.5/(f0+0.lXf0/l.1)以上且 0.5/(f0-0.lXf0/l.1)以下。
[0018]在本發(fā)明的一個方式中，控制器也可以調(diào)整后段噴射的噴射量，以使得利用時間對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的后段峰值或者利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的后段峰值成為正值。
[0019]在本發(fā)明的一個方式中，控制器也可以調(diào)整后段噴射的正時及后段噴射的噴射量，以使得前段峰值和后段峰值中的較小值與谷間的極小值之差成為50kPa/deg.以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明的一個方式的壓縮點火式內(nèi)燃機的概略結構的圖。
[0021 ]圖2是表示燃料噴射模式的一例的圖。
[0022]圖3是表示利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值的一例的圖。
[0023]圖4是表示在實機實驗中利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值的一例的圖。
[0024]圖5A是表示實機實驗中的燃燒噪音頻譜的一例的圖。
[0025]圖5B是表示實機實驗中的總體的燃燒噪音等級的一例的圖。
[0026]圖6是表示燃燒噪音頻譜的變化的一例的圖。
[0027]圖7是表示利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值的其他例子的圖。
[0028]圖8是表示燃料噴射模式的其他例子的圖。
[0029]圖9是表示燃料噴射模式的又一例子的圖。
[0030]圖10是表示利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值的又一例子的圖。
[0031]圖1lA是說明表不前段噴射正時和后段噴射正時的間隔與壓縮點火式內(nèi)燃機的轉速及負荷的關系的特性映射的制作方法的一例的流程圖。
[0032]圖1lB是表示燃燒噪音頻譜的變化的其他例子的圖。
[0033]圖1lC是表示燃燒噪音頻譜的變化的其他例子的圖。
[0034]圖12是表示實機實驗中的燃燒噪音頻譜的其他例子的圖。
[0035]圖13是表示實機實驗中的總體的燃燒噪音等級的其他例子的圖。
[0036]圖14是表示實機實驗中的利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值的其他例子的圖。

【具體實施方式】
[0037]以下，按照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
[0038]圖1是表示本發(fā)明的一個方式的壓縮點火式內(nèi)燃機10的結構例的圖。壓縮點火式內(nèi)燃機10具備燃料噴射裝置。燃料噴射裝置具備點火器13和電子控制裝置(控制器)50。在圖1中不出了 I個氣缸的結構，但在多氣缸的情況下也是同樣的結構。壓縮點火式內(nèi)燃機10例如是使用活塞-曲軸機構的柴油發(fā)動機。在壓縮點火式內(nèi)燃機10中，在進氣沖程中，從進氣口 14向汽缸11內(nèi)(缸內(nèi))吸入空氣。在壓縮沖程中，吸入到汽缸11內(nèi)的空氣被活塞12壓縮。此外，在壓縮沖程中，在壓縮點火式內(nèi)燃機10中，也可以利用未圖示的渦輪增壓器等增壓器來對汽缸11內(nèi)的進氣進行加壓。在壓縮點火式內(nèi)燃機10中，在從噴嘴13向汽缸11內(nèi)直接噴射燃料(例如輕油等液體燃料)時，汽缸11內(nèi)的燃料自點火而燃燒。來自噴嘴13的燃料的噴射正時(噴射開始正時)及噴射期間(噴射量)由電子制御裝置50控制。在排氣沖程中，燃燒后的排出氣體向排氣口 15排出。壓縮點火式內(nèi)燃機10具有將排氣口 15與進氣口 14連接的回流通路16?；亓魍?6將燃燒后的排出氣體的一部分作為排氣再循環(huán)(EGR:Exhaust Gas Recirculat1n)氣體向進氣口 14(進氣側)供給。即，在壓縮點火式內(nèi)燃機10中，進行排氣再循環(huán)?；亓魍?6具有EGR控制閥17。EGR控制閥17的開度由電子控制裝置50控制。通過該開度的控制，能夠控制從排氣口 15向進氣口14的排出氣體(EGR氣體)的回流量。因此，能夠控制向進氣側供給并被吸入缸內(nèi)的EGR氣體量(EGR率)。此外，壓縮點火式內(nèi)燃機10不一定需要進行EGR，也可以省略回流通路16及EGR控制閥17。
[0039]在本實施方式中，電子控制裝置50控制噴嘴13，以使其將I循環(huán)中的燃料噴射分割為前段噴射和后段噴射這2段噴射來對各汽缸進行。圖2表示由前段噴射和后段噴射實現(xiàn)的燃料噴射模式的一例。電子控制裝置50例如控制噴射開始正時及噴射量，以使得前段噴射在壓縮上止點前結束。前段噴射結束后，在汽缸11內(nèi)形成的前段噴射燃料和空氣的預混合氣通過自點火而進行預混合壓縮點火燃燒(PCCI燃燒)。該PCCI燃燒具有低溫氧化反應和低溫氧化反應后的高溫氧化反應。例如，如圖3所示，利用曲軸轉角對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(熱產(chǎn)生率)在壓縮上止點后具有由前段噴射的燃料的燃燒(高溫氧化反應)引起的極大值(以下，稱為“前段峰值”)。另外，電子控制裝置50例如控制噴射開始正時，以使得在壓縮上止點后開始后段噴射。進而，例如如圖3所示，電子控制裝置50控制后段噴射的噴射開始正時及噴射量，以使得在利用曲軸轉角對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中，在前段峰值的正時后產(chǎn)生由后段噴射的燃料的燃燒引起的極大值(以下稱為“后段峰值”)。此外，在圖3的例子中，將利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值設為縱軸，但也可以將利用時間對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值設為縱軸。另夕卜，在圖2的例子中，后段噴射的噴射期間比前段噴射的噴射期間短。另外，在圖2的例子中，后段噴射的噴射量比前段噴射的噴射量少。此外，后段噴射的噴射期間(噴射量)也可以設為前段噴射的噴射期間(噴射量)以上。
[0040]在本實施方式中，電子控制裝置50控制前段噴射正時和后段噴射正時的間隔AtO,以使得大致滿足抵消壓力波的條件。在此，抵消壓力波的條件是指如下條件:在以利用曲軸轉角對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分而得到的值)中的設定值以上的峰值成為I個的方式進行了燃料噴射的情況下，前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl成為燃燒噪音等級最大的頻率f0的倒數(shù)的0.5倍。設定值被設定為比由低溫氧化反應引起的峰值大、且比由高溫氧化反應引起的峰值小的值。燃燒噪音等級最大的頻率fO例如基于燃燒噪音頻譜來得到。燃燒噪音頻譜通過對在實機實驗等中從缸內(nèi)壓力傳感器的檢測值得到的缸內(nèi)壓力履歷進行高速傅里葉變換(FFT)來得到。前段峰值的正時和后段峰值的正時例如從利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力履歷進行微分(或者利用時間進行微分)而得到的值來得到。缸內(nèi)壓力履歷是例如實機實驗等中的缸內(nèi)壓力傳感器的檢測值。壓縮點火式內(nèi)燃機10的燃燒噪音通過燃燒時產(chǎn)生的壓力波而產(chǎn)生。壓縮點火式內(nèi)燃機10通過使前段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波與后段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波彼此干涉、抵消來減少燃燒噪音。
[0041]本申請發(fā)明人利用實機進行了調(diào)查燃燒噪音的減少效果的實驗。在該實驗中，在I段噴射中進行了 PCCI燃燒(I段燃燒)，以使得利用曲軸轉角對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分而得到的值)中的設定值以上的峰值成為I個。其結果，燃燒噪音等級最大的頻率為大約1.05kHz (周期:大約0.952msec)。因此，在本實驗中，以曲軸轉角將由前段噴射的燃料的燃燒(高溫氧化反應)引起的前段峰值的正時和由后段噴射的燃料的燃燒引起的后段峰值的正時的間隔Atl設定為大約2.5°。若將該曲軸轉角的值換算為周期，則為大約0.476msec (0.5/fO =大約0.5/1.05msec)。然后，對前段噴射的開始正時和后段噴射的開始正時的間隔AtO進行了調(diào)整，以使得滿足該間隔Atl(參照圖4的實施方式)。其結果，滿足間隔Atl的后段噴射的開始正時為壓縮上止點后7.2°。由此，如圖5A的實施方式所示，前段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波和后段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波在1.05kHz附近彼此抵消。因此，在1.05kHz附近的頻段中，燃燒噪音成分減少。另一方面，在2.1kHz附近的頻段中，前段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波和后段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波彼此加強。其結果，在2.1kHz附近的頻段中，燃燒噪音成分增加。在此，在燃燒噪音頻譜中，2.1kHz附近的燃燒噪音成分比IkHz附近的燃燒噪音成分小。因此，2.1kHz附近的燃燒噪音成分對總體的燃燒噪音等級幾乎沒有影響。其結果，如圖5B所示，總體的燃燒噪音等級減少至76dBA。
[0042]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個方式的壓縮點火式內(nèi)燃機10，在燃燒噪音等級最大的頻率附近，使前段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波和后段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波彼此抵消，從而提高燃燒噪音成分的減少效果。其結果，壓縮點火式內(nèi)燃機10能夠提高總體的燃燒噪音的減少效果。
[0043]本申請發(fā)明人進行了比較例的實驗。在比較例的實驗中，將前段噴射的開始正時和后段噴射的開始正時的間隔AtO設定為比上述實驗例長。具體而言，將后段噴射的開始正時設定為壓縮上止點后10°。根據(jù)該條件，如圖4的圖Cl所示，前段噴射的燃料燃燒(高溫氧化反應)中的前段峰值的正時和后段噴射的燃料燃燒中的后段峰值的正時的間隔Δ tl為曲軸轉角大約4.5°。若將該曲軸轉角換算為周期,貝U為大約0.83msec。其結果，如圖5A的圖C2所示，在0.6kHz附近(周期:大約1.66msec)和1.8kHz附近(周期:大約0.55msec),燃燒時產(chǎn)生的壓力波抵消，因而燃燒噪音成分降低。但是，在大約1.2kHz附近(周期:大約0.83msec)，燃燒時產(chǎn)生的壓力波彼此加強，因而燃燒噪音成分增大。該周期與前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl大致一致。在此，在燃燒噪音頻譜中，1.2kHz附近的燃燒噪音成分比0.6kHz附近及1.8kHz附近的燃燒噪音成分大。并且，總體的燃燒噪音等級基本上由燃燒噪音頻譜所具有的燃燒噪音成分的最大值決定。因此，在使后段噴射的開始正時延遲的條件下，如圖5B所示，總體的燃燒噪音等級增大至77.2dB。
[0044]本實施方式的壓縮點火式內(nèi)燃機10中，控制前段噴射的開始正時和后段噴射的開始正時的間隔Λ t0，以使得大致滿足前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl是PCCI燃燒的噪音等級最大的頻率fO的倒數(shù)的0.5倍這一抵消壓力波的條件。根據(jù)該控制，例如如圖6的燃燒噪音頻譜所示，在頻率fO附近，前段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波和后段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波彼此抵消。因此，能夠減少燃燒噪音成分。另外，在該控制中，不是將如專利文獻2那樣的利用時間對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值的上升正時的時間差設為控制參數(shù)，而是將利用時間對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用曲軸轉角進行微分而得到的值)的峰值的正時的間隔Atl設為控制參數(shù)。例如，如圖14所示，在利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中，有時第2段的燃燒的上升正時不會明確出現(xiàn)。與此相對，利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值的峰值的正時會明確出現(xiàn)。因此，根據(jù)該方法，能夠抑制峰值的正時的間隔Atl的設定誤差，提高頻率fO附近的燃燒噪音成分的減少效果。進而，總體的燃燒噪音等級基本上由燃燒噪音頻譜所具有的燃燒噪音成分的最大值決定。因此，例如如圖6所示，在頻率gO附近這樣的燃燒噪音頻譜小的頻段中，即使燃燒時產(chǎn)生的壓力波彼此加強而燃燒噪音成分增大，也幾乎對總體的燃燒噪音等級沒有影響。通過提高燃燒噪音頻譜最大的頻率fO附近的燃燒噪音成分的減少效果，能夠提高總體的燃燒噪音減少效果。
[0045]此外，本發(fā)明人進行了實機實驗。從其結果可知，以利用曲軸轉角對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分而得到的值)中的設定值以上的峰值成為I個的方式進行了 PCCI燃燒(I段燃燒)的情況下的燃燒噪音頻譜，如圖6的I段燃燒所示，在燃燒噪音等級最大的頻率fo附近成為平滑的曲線。例如，在fO為1.1kHz的情況下，燃燒噪音頻譜大(最大附近)的頻段具有1.0?1.2kHz左右的帶寬。本實施方式的壓縮點火式內(nèi)燃機10中，即使間隔Λ tl是從0.5/fO稍微偏離的值，也能夠在燃燒噪音頻譜大的頻段中減少燃燒噪音成分。例如，在燃燒噪音頻譜大的頻段為1.0?1.2kHz (fO =1.1kHz)的情況下，可以將間隔Atl控制在0.417 ( = 0.5/1.2)msec以上且0.5msec以下的范圍內(nèi)。這樣，通過控制前段噴射的開始正時和后段噴射的開始正時的間隔AtO以使得間隔Atl成為0.5/(f0+0.Dmsec以上且0.5/(f0-0.l)msec以下，也能夠在燃燒噪音頻譜大的頻段中減少燃燒噪音成分。另外，也可以控制前段噴射的開始正時和后段噴射的開始正時的間隔Λ t0，以使得間隔八衍成為0.46/?)( = 0.5/(?)+0.1\?)/1.1)以上且0.55/fO ( = 0.5/(f0-0.lXf0/l.1)以下。
[0046]另外，本發(fā)明人進行了調(diào)查燃燒噪音的減少效果的實機實驗。從其結果可知，也可以控制后段噴射的噴射量，以使得利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的后段峰值成為正值。根據(jù)該控制，通過燃燒時產(chǎn)生的壓力波的抵消，能夠進一步提高頻率fO下的燃燒噪音成分的減少效果。進而，也可以控制后段噴射的噴射開始正時及噴射量，以使得在前段峰值與后段峰值之間存在明確的谷間(極小值)、且前段峰值及后段峰值中的較小值(在圖3的例子中為后段峰值)與谷間的極小值之差H成為50kPa/deg.以上。
[0047]另外，在后段噴射的噴射量與前段噴射的噴射量相等或者比其多時，例如如圖7所示，有時利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的后段峰值比前段峰值大。但是，即使在該情況下，根據(jù)壓縮點火式內(nèi)燃機10，也能夠使前段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波和后段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波彼此抵消從而減少頻率fO附近的燃燒噪音成分。在該情況下，也可以控制后段噴射的噴射開始正時及噴射量，以使得前段峰值與谷間的極小值的差H成為50kPa/deg.以上。根據(jù)該控制，能夠在頻率fO下進一步提高燃燒時產(chǎn)生的壓力波的抵消所實現(xiàn)的燃燒噪音成分的減少效果。
[0048]在本實施方式中，例如如圖8的燃料噴射模式所示，也可以將前段噴射分為多次進行。此時，也可以控制各前段噴射的噴射開始正時及噴射期間，以使得在利用曲軸轉角對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分得到的值)中，前段噴射的燃料的燃燒(高溫氧化反應)中的前段峰值成為I個。并且，控制最初的前段噴射的開始正時和后段噴射的開始正時的間隔Ato，以使得大致滿足抵消上述壓力波的抵消條件。此外，圖8表示將前段噴射分為2次進行的例子，但前段噴射也可以分為3次以上進行。
[0049]另外，在本實施方式中，例如如圖9的燃料噴射模式所示，也可以在后段噴射之后進行微少量的燃料噴射(設為后噴射)。在該情況下，利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分而得到的值)具有由后噴射燃料的燃燒引起的峰值。后噴射燃料在壓縮上止點后經(jīng)過一定時間之后噴射。因此，如圖10所示，在利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分而得到的值)中，后噴射的燃料的燃燒中的峰值比由前段噴射的燃料的燃燒引起的前段峰值和由后段噴射的燃料的燃燒引起的后段峰值小得多，在大多情況下成為負值。因此，即使進行后噴射，后噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波也幾乎不會與前段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波和/或后段噴射的燃料燃燒時產(chǎn)生的壓力波產(chǎn)生干涉。
[0050]滿足抵消上述壓力波的條件的前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔Λ t0，嚴格來說，根據(jù)壓縮點火式內(nèi)燃機10的轉速、負荷等運轉狀態(tài)而變化。因此，電子控制裝置50也可以基于壓縮點火式內(nèi)燃機10的轉速及負荷來決定前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔Λ t0，以使得大致滿足抵消壓力波的條件。此時，通過實機實驗預先制作特性映射，并將其存儲于電子控制裝置50的存儲裝置。特性映射表示用于滿足抵消壓力波的條件的、間隔AtO與內(nèi)燃機轉速及內(nèi)燃機負荷的關系。電子控制裝置50利用該特性映射算出與壓縮點火式內(nèi)燃機10的轉速及負荷對應的間隔AtO。然后，電子控制裝置50基于給出的壓縮點火式內(nèi)燃機10的轉速及負荷來決定滿足抵消壓力波的條件的間隔AtO。以下，使用圖1lA的流程圖，對用于滿足抵消壓力波的條件的特性映射的制作方法的一例進行說明。
[0051]在步驟SlOl中，決定整體的燃料的噴射量(與內(nèi)燃機負荷對應)、排氣循環(huán)率以及渦輪增壓器的可變?nèi)~片開度。在步驟S102中，決定前段噴射的噴射次數(shù)。此外，在該例子中，將前段噴射的噴射次數(shù)設為2次。在步驟S103中，決定前段噴射的噴射開始正時及噴射期間(噴射量)(在該例子中為2次)。在步驟S104中，決定后段噴射的噴射次數(shù)。此夕卜，在該例子中，將后段噴射的噴射次數(shù)設為I次。在步驟S105中，決定后段噴射的噴射期間(噴射量)。
[0052]在步驟S106中，使后段噴射的噴射開始正時提前而進行調(diào)整。更詳細而言，調(diào)整后段噴射的噴射開始正時，以使得利用曲軸轉角對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分而得到的值)中的設定值以上的峰值成為I個。利用曲軸轉角對缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分而得到的值)通過利用曲軸轉角對由缸內(nèi)壓力傳感器檢測到的實機的缸內(nèi)壓力履歷進行微分(或者利用時間進行微分)來取得。另外，此處的設定值被設定為比由低溫氧化反應引起的峰值大、且比由高溫氧化反應引起的峰值小的值。在步驟S107中，利用缸內(nèi)壓力傳感器檢測實機的缸內(nèi)壓力履歷。接著，對缸內(nèi)壓力履歷執(zhí)行高速傅里葉變換來得到燃燒噪音頻譜。然后，基于燃燒噪音頻譜來取得燃燒噪音等級最大的頻率fO。
[0053]在步驟S108中，使后段噴射的噴射開始正時延遲而進行調(diào)整。更詳細而言，使后段噴射的噴射開始正時延遲，調(diào)整噴射開始正時，以使得在利用曲軸轉角對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分而得到的值)中存在前段峰值和后段峰值這2個峰值、且前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl滿足0.5/fO。在步驟S109中，確認燃燒噪音頻譜的強度。更詳細而言，再次算出燃燒噪音頻譜。然后，確認相當于與間隔Atl相同的周期的頻率gO下的燃燒噪音成分被放大后的頻譜強度在該頻率gO下沒有成為最大。例如，如圖1lB所示，在頻譜強度在該頻率gO下成為最大的情況下，使后段噴射的噴射開始正時稍微提前或稍微延遲，再次算出燃燒噪音頻譜。例如，如圖1lC所示，使處于燃燒噪音頻譜的谷間(在步驟S107中燃燒噪音頻譜最大的頻率fO)的低頻率側或高頻率側的頻譜的峰值最大或者與頻率gO的值相等。
[0054]在步驟SllO中，確認燃燒噪音等級。更詳細而言，確認總體的燃燒噪音等級低于目標等級。在不低于目標等級的情況下，再次重復步驟SlOl?步驟S109。在低于目標等級的情況下，實施步驟Slll。在步驟Slll中，確認滿足了目標值。目標值例如有排氣排放、燃料消耗率以及其他量。在不滿足目標值的情況下，再次重復步驟SlOl?步驟S110。通過一邊變更壓縮點火式內(nèi)燃機10的轉速及負荷一邊重復執(zhí)行以上步驟SlOl?步驟S111，能夠制作用于滿足抵消壓力波的條件的特性映射。
[0055]另外，各噴射燃燒的點火延遲期間有時因氣溫和/或燃料特性(十六烷值)的變化而變化的情況。在該情況下，前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔Atl發(fā)生變化。因此，電子控制裝置50通過利用曲軸轉角對由缸內(nèi)壓力傳感器檢測到的壓縮點火式內(nèi)燃機10的缸內(nèi)壓力履歷進行微分(或者利用時間進行微分)來取得前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔AU。并且，電子控制裝置50也可以控制前段噴射的正時和后段噴射的正時的間隔Λ t0，以使得該間隔Atl大致滿足抵消壓力波的條件(0.5/f0)。通過基于利用曲軸轉角對由缸內(nèi)壓力傳感器檢測到的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值(或者利用時間進行微分得到的值)控制間隔AtO以使得大致滿足抵消壓力波的條件，即使各噴射燃燒的點火延遲期間因氣溫和/或燃料特性(十六烷值)的變化而變化，也能夠在燃燒噪音等級最大的頻率fo附近使前段噴射的燃料燃燒時的壓力波和后段噴射的燃料燃燒時的壓力波彼此抵消。因此，能夠減少燃燒噪音成分。
[0056]以上，對用于實施本發(fā)明的方式進行了說明，但本發(fā)明并不限定于這些實施方式。本發(fā)明能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)以各種方式實施。
[0057]例如，也可以是，壓縮點火式內(nèi)燃機是向缸內(nèi)噴射燃料并通過自點火使其燃燒的壓縮點火式內(nèi)燃機，進行前段噴射和后段噴射作為I循環(huán)中的燃料噴射，調(diào)整前段噴射和后段噴射的噴射正時及噴射量，以使得I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力的時間微分值或曲軸轉角微分值具有由前段噴射燃料的燃燒引起的前段峰值和由后段噴射燃料的燃燒引起的后段峰值，進而，調(diào)整前段噴射正時和后段噴射正時的間隔，以使得前段峰值的正時和后段峰值的正時的間隔大致滿足以下條件:該間隔是在以I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力的時間微分值或曲軸轉角微分值中的設定值以上的峰值成為I個的方式進行了燃料噴射的情況下的燃燒噪音等級最大的頻率的倒數(shù)的0.5倍。
[0058]另外，例如，也可以是，上述壓縮點火式內(nèi)燃機基于內(nèi)燃機轉速及內(nèi)燃機負荷來調(diào)整前段噴射正時和后段噴射正時的間隔，以使得大致滿足上述條件。
[0059]另外，例如，也可以是，上述壓縮點火式內(nèi)燃機基于由缸內(nèi)壓力傳感器檢測到的缸內(nèi)壓力的時間微分值或曲軸轉角微分值來調(diào)整前段噴射正時與后段噴射正時的間隔，以使得大致滿足上述條件。
[0060]另外，例如，也可以是，上述壓縮點火式內(nèi)燃機調(diào)整前段噴射正時，以使得前段噴射燃料進行預混合壓縮點火燃燒。
【權利要求】
1.一種燃料噴射控制裝置，是向缸內(nèi)噴射燃料并通過自點火使其燃燒的壓縮點火式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，具備: 控制器，其控制向所述缸內(nèi)噴射所述燃料的噴嘴，以使其進行前段噴射及后段噴射作為I循環(huán)中的燃料噴射， 所述控制器， 調(diào)整所述前段噴射的正時、所述前段噴射的噴射量、所述后段噴射的正時以及所述后段噴射的噴射量，以使得利用時間對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值或者利用曲軸轉角對所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值具有由通過所述前段噴射供給的燃料的燃燒引起的前段峰值和由通過所述后段噴射供給的燃料的燃燒引起的后段峰值， 調(diào)整所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔Λ to，以使得在將燃燒噪音等級最大的頻率設為fO的情況下，所述前段峰值的正時和所述后段峰值的正時的間隔Atl大致滿足Atl = 0.5/fO的條件，所述燃燒噪音等級是在進行了燃料噴射以使得利用時間對I循環(huán)中的所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值或者利用曲軸轉角對所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的設定值以上的峰值成為I個時產(chǎn)生的燃燒噪音等級。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射控制裝置，其中， 所述控制器基于內(nèi)燃機轉速及內(nèi)燃機負荷來控制所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔Λ tO，以使得所述前段峰值的正時和所述后段峰值的正時的間隔Atl大致滿足所述條件。
3.根據(jù)權利要求2所述的燃料噴射控制裝置，其中， 所述控制器基于表示所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔AtO與所述內(nèi)燃機轉速及所述內(nèi)燃機負荷的關系的特性映射來控制所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔Δ?Ο。
4.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射控制裝置，其中， 所述控制器基于利用時間對由缸內(nèi)壓力傳感器檢測到的所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到值或者利用曲軸轉角對由所述缸內(nèi)壓力傳感器檢測到的所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值來控制所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔△〖()，以使得所述前段峰值的正時和所述后段峰值的正時的間隔Atl大致滿足所述條件。
5.根據(jù)權利要求4所述的燃料噴射控制裝置，其中， 所述控制器基于表示所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔AtO與所述前段峰值的正時和所述后段峰值的正時的間隔Atl的關系的表格來控制所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔Λ tO。
6.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射控制裝置，其中， 所述控制器控制所述前段噴射的正時，以使得通過所述前段噴射供給的燃料進行預混合壓縮點火燃燒。
7.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射控制裝置，其中， 所述控制器調(diào)整所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔AtO，以使得所述間隔 Atl 成為 0.5/(f0+0.lXfO/1.1)以上且 0.5/(f0-0.lXfO/1.1)以下。
8.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射控制裝置，其中， 所述控制器調(diào)整所述后段噴射的噴射量，以使得利用時間對所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的后段峰值或者利用曲軸轉角對所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的后段峰值成為正值。
9.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射控制裝置，其中， 所述控制器調(diào)整所述后段噴射的正時及所述后段噴射的噴射量，以使得所述前段峰值和所述后段峰值中的較小值與谷間的極小值之差成為50kPa/deg.以上。
10.一種壓縮點火式內(nèi)燃機，是向缸內(nèi)噴射燃料并通過自點火使其燃燒的壓縮點火式內(nèi)燃機，其中， 進行前段噴射和后段噴射作為I循環(huán)中的燃料噴射，調(diào)整前段噴射和后段噴射的噴射正時及噴射量，以使得利用時間對I循環(huán)中的缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值或者利用曲軸轉角對所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值具有由通過所述前段噴射供給的燃料的燃料引起的前段峰值和由通過所述后段噴射供給的燃料的燃燒引起的后段峰值， 進而，調(diào)整所述前段噴射的正時和所述后段噴射的正時的間隔AtO，以使得所述前段峰值的正時和所述后段峰值的正時的間隔Atl大致滿足如下條件:該間隔Atl是燃燒噪音等級最大的頻率的倒數(shù)的0.5倍，所述燃燒噪音等級是在進行了燃料噴射以使得利用時間對I循環(huán)中的所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值或者利用曲軸轉角對所述缸內(nèi)壓力進行微分而得到的值中的設定值以上的峰值成為I個的情況下的燃燒噪音等級。
【文檔編號】F02D41/30GK104514643SQ201410513877
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】葛山裕史, 梅原努, 冬頭孝之, 瀧昌弘 申請人:株式會社豐田自動織機