CN101365875A - 内燃机的燃料喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的燃料喷射控制装置，当执行第一燃料喷射时，至少根据从第一喷射孔喷射的燃料量来推定向第二喷射孔新堆积的沉积物堆积量，累计每次执行第一燃料喷射时所推定的沉积物堆积量，当沉积物堆积量的累计值达到设定量时执行使用第二喷射孔的燃料喷射以除去沉积物。

Description

内燃机的燃料喷射控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的燃料喷射控制装置。
背景技术
在具有第一喷射孔(喷口)和第二喷射孔并直接向气缸内喷射燃料的燃料喷射阀中，一般来说，根据内燃机运转状态或燃料喷射量，对使用第一喷射孔而不使用第二喷射孔的燃料喷射和(同时)使用第一喷射孔以及第二喷射孔双方的燃料喷射进行切换而执行燃料喷射。
在使用第一喷射孔而不使用第二喷射孔的燃料喷射中，在第二喷射孔中容易堆积沉积物，为了防止沉积物堆积所导致的第二喷射孔的堵塞，提出了当该燃料喷射持续预定时间时强制执行使用第二喷射孔的燃料喷射(例如参照日本特开2002-310042号公报)。
在上述的背景技术中，即使使用第一喷射孔而不使用上述第二喷射孔的燃料喷射持续预定时间，有时也有在第二喷射孔未堆积那么多沉积物的情况，此时如果强制执行使用第二喷射孔的燃料喷射，则会使燃料消耗不必要地恶化。
发明内容
因此，本发明的目的在于在如下所述的内燃机的燃料喷射控制装置中抑制燃料消耗的不必要的恶化，防止沉积物的堆积所导致的第二喷射孔的堵塞，该燃料喷射控制装置通过至少具有第一喷射孔和第二喷射孔并直接向气缸内喷射燃料的燃料喷射阀，对使用第一喷射孔而不使用第二喷射孔的燃料喷射和使用第一喷射孔以及第二喷射孔双方的燃料喷射进行切换来执行燃料喷射。
本发明的权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置，通过至少具有第一喷射孔和第二喷射孔并直接向气缸内喷射燃料的燃料喷射阀，对使用上述第一喷射孔而不使用上述第二喷射孔的第一燃料喷射、和使用上述第一喷射孔以及上述第二喷射孔双方的第二燃料喷射进行切换来执行燃料喷射，其特征在于，当执行上述第一燃料喷射时，至少根据从上述第一喷射孔喷射的燃料量来推定向上述第二喷射孔新堆积的沉积物堆积量，累计每次执行上述第一燃料喷射时所推定的上述沉积物堆积量，当上述沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时执行使用上述第二喷射孔的燃料喷射以除去沉积物。
并且，本发明的权利要求2所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，当从上述第二喷射孔喷射燃料时，至少根据从上述第二喷射孔喷射的燃料量来推定从上述第二喷射孔除去的沉积物除去量，从上述沉积物堆积量的累计值减去所推定的上述沉积物除去量。
并且，本发明的权利要求3所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1或2所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，当上述燃料喷射阀的上述第二喷射孔附近的测定温度或推定温度为设定温度以上时，使上述沉积物堆积量的累计值减小。
并且，本发明的权利要求4所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-3中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，在燃烧暂时停止时的进气上止点或压缩上止点附近执行。
并且，本发明的权利要求5所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-3中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的、使用上述第二喷射孔的燃料喷射，在内燃机排气***中需要比理论空燃比浓的空燃比的排气时，在膨胀行程或排气行程中执行。
并且，本发明的权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，关于当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时使用上述第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从上述第二喷射孔喷射的燃料量来推定从上述第二喷射孔除去的沉积物除去量，从上述沉积物堆积量的累计值减去所推定的上述沉积物除去量，当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到上述沉积物堆积量的累计值成为大于零但小于第一设定量的第二设定量。
并且，本发明的权利要求7所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，关于当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从上述第二喷射孔喷射的燃料量来推定从上述第二喷射孔除去的沉积物除去量，从上述沉积物堆积量的累计值减去所推定的上述沉积物除去量，当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，继续执行到上述沉积物堆积量的累计值为零。
并且，本发明的权利要求8所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，关于当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从上述第二喷射孔喷射的燃料量来推定从上述第二喷射孔除去的沉积物除去量，从上述沉积物堆积量的累计值减去所推定的上述沉积物除去量，当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到从上述沉积物堆积量的累计值为零起经过设定期间。
并且，本发明的权利要求9所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，当第一模式的燃料喷射执行了设定次数时执行第二模式的燃料喷射，该第一模式的燃料喷射是：使当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到上述沉积物堆积量的累计值为上述第二设定量；该第二模式的燃料喷射是：使当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到从上述沉积物堆积量的累计值为零起经过设定期间。
并且，本发明的权利要求10所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，上述沉积物堆积量的累计值是考虑了推定误差而被增量校正的。
并且，本发明的权利要求11所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，上述沉积物堆积量的累计值是考虑了推定误差而被增量校正的。
并且，本发明的权利要求12所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求11所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，当第一模式的燃料喷射执行了设定次数时执行第二模式的燃料喷射，该第一模式的燃料喷射是：使当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，继续执行到上述沉积物堆积量的累计值为上述第二设定量；该第二模式的燃料喷射是：使当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，执行到上述沉积物堆积量的累计值为零。
并且，本发明的权利要求13所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求7所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，其特征在于，上述沉积物堆积量的累计值是考虑了推定误差而被增量校正的。
根据本发明的权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置，当执行使用第一喷射孔而不使用第二喷射孔的第一燃料喷射时，由于从第一喷射孔喷射的燃料的一部分附着在第二喷射孔上并作为沉积物堆积起来，至少根据从第一喷射孔喷射的燃料量来推定向第二喷射孔新堆积的沉积物堆积量，累计每次执行第一燃料喷射时所推定的沉积物堆积量，当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时执行使用第二喷射孔的燃料喷射以除去堆积沉积物，从而防止了由堆积沉积物所导致的第二喷射孔的堵塞。由此，当在第二喷射孔中未堆积那么多的沉积物时，就不执行用于除去沉积物的使用第二喷射孔的燃料喷射，从而抑制了燃料消耗的不必要的恶化。
并且，根据本发明的权利要求2所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，当从第二喷射孔喷射燃料时，至少根据从第二喷射孔喷射的燃料量来推定从第二喷射孔除去的沉积物除去量，从沉积物堆积量的累计值减去所推定的沉积物除去量，因此，如果在沉积物堆积量的累计值达到第一设定量之前执行使用第一喷射孔和第二喷射孔双方的第二燃料喷射，则沉积物堆积量的累计值减小而难以达到设定量，并且由于减少了用于除去沉积物的使用第二喷射孔的燃料喷射的机会，从而进一步抑制了燃料消耗的不必要的恶化。
并且，根据本发明的权利要求3所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1或2所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，当燃料喷射阀的第二喷射孔附近的测定温度或推定温度为设定温度以上时，由于烧掉或者剥离第二喷射孔的堆积沉积物，所述使沉积物堆积量的累计值减小，以此沉积物堆积量的累计值难以达到设定量，并且由于减少了用于除去沉积物的使用第二喷射孔的燃料喷射的机会，从而进一步抑制了燃料消耗的不必要的恶化。
并且，根据本发明的权利要求4所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-3中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时用于除去沉积物的使用第二喷射孔的燃料喷射，在燃烧暂时停止时的进气上止点或压缩上止点附近执行，由此从第二喷射孔喷射的燃料不会不必要地帮助燃料，并且也不会附着在气缸孔稀释发动机油。
并且，根据本发明的权利要求5所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-3中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时用于除去沉积物的使用第二喷射孔的燃料喷射，在内燃机排气***中需要比理论空燃比浓的空燃比的排气时，在膨胀行程或排气行程中执行，由此从第二喷射孔喷射的燃料在内燃机排气***中被有效地用于形成必要的浓空燃比的排气。
并且，根据本发明的权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，关于当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时使用第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从第二喷射孔喷射的燃料量来推定从第二喷射孔除去的沉积物除去量，从沉积物堆积量的累计值减去所推定的沉积物除去量，该强制的燃料喷射持续执行到沉积物堆积量的累计值成为大于零但小于第一设定量的第二设定量。这样，如果使堆积在第二喷射孔附近的沉积物量减少到第二设定量，则沉积物不会影响燃料喷射，与为了除去沉积物而执行强制的燃料喷射的情况相比，能够减少燃料消耗。
并且，根据本发明的权利要求7所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，关于当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时使用第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从第二喷射孔喷射的燃料量来推定从第二喷射孔除去的沉积物除去量，从沉积物堆积量的累计值减去所推定的沉积物除去量，该强制的燃料喷射持续执行到沉积物堆积量的累计值为零。由此，即使具有沉积物堆积量的累计值被推定为小于实际值的倾向，但在执行了强制的燃料喷射之后，能够基本上除去在第二喷射孔堆积的沉积物，与例如只持续强制的燃料喷射直到累计值变为第二设定量为止的情况相比，之后的沉积物堆积量的累计值达到第一设定量为止的期间被延长，非强制地执行使累计值减小的第二燃料喷射的机会增大，因此即使在累计值被推定为比实际值小的情况下，也能够降低大量沉积物堆积在第二喷射孔的可能性。
并且，根据本发明的权利要求8所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，关于当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时使用第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从第二喷射孔喷射的燃料量来推定从第二喷射孔除去的沉积物除去量，从沉积物堆积量的累计值减去所推定的沉积物除去量，该强制的燃料喷射持续执行到从沉积物堆积量的累计值为零起经过设定期间。由此，即使具有沉积物堆积量的累计值被推定为小于实际值的倾向，但通过设定期间的强制的燃料喷射，也能完全除去在第二喷射孔堆积的沉积物，此时能够使沉积物堆积量的累计值与实际的沉积物量对应而重置为零，从而能够防止沉积物堆积量的累计值与实际差异较大。
并且，根据本发明的权利要求9所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，当第一模式的燃料喷射执行了设定次数时执行第二模式的燃料喷射，该第一模式的燃料喷射是：使当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时的使用第二喷射孔的燃料喷射，继续执行到沉积物堆积量的累计值为第二设定量；该第二模式的燃料喷射是：使当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时的使用第二喷射孔的燃料喷射，继续执行到从沉积物堆积量的累计值为零起经过设定期间。由此，能够在第一模式的强制的燃料喷射中减少燃料消耗，并且能够在第二模式的强制的燃料喷射中使沉积物堆积量的累计值对应实际的沉积物量而重置为零，从而即使具有沉积物堆积量的累计值被推定为小于实际值的倾向，也能够防止沉积物堆积量的累计值与实际差异较大。
并且，根据本发明的权利要求10以及权利要求11所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求1-5中任一项或者权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，沉积物堆积量的累计值是考虑了推定误差而被增量校正的。由此，即使在沉积物堆积量的累计值被推定为比实际值小的情况下，由于累计值被进行了增量校正，所以能够抑制在第二喷射孔附近堆积的实际沉积物量超过第一设定值时仍不执行强制的燃料喷射的情况。
并且，根据本发明的权利要求12所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求11所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，当第一模式的燃料喷射执行了设定次数时执行第二模式的燃料喷射，该第一模式的燃料喷射是：使当沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时的使用第二喷射孔的燃料喷射，继续执行到沉积物堆积量的累计值为第二设定量；该第二模式的燃料喷射是：使当沉积物堆积量的累计值达到设定量时的使用第二喷射孔的燃料喷射，执行到沉积物堆积量的累计值为零。由此，能够在第一模式的强制的燃料喷射中减少燃料消耗，并且即使具有沉积物堆积量的累计值被推定为小于实际值的倾向，通过直到被增量校正后的累计值变为零为止所执行的第二模式的强制的燃料喷射，能够完全除去在第二喷射孔堆积的沉积物，并使沉积物堆积量的累计值对应实际的沉积物量而重置为零，从而能够防止沉积物堆积量的累计值与实际差异较大。
并且，根据本发明的权利要求13所述的内燃机的燃料喷射控制装置，在权利要求7所述的内燃机的燃料喷射控制装置中，沉积物堆积量的累计值是考虑了推定误差而被增量校正的。由此，即使具有沉积物堆积量的累计值被推定为小于实际值的倾向，在直到被增量校正后的累计值变为零为止所执行的强制的燃料喷射以后，能够完全除去在第二喷射孔堆积的沉积物，并使沉积物堆积量的累计值对照实际的沉积物量而重置为零，从而能够防止沉积物堆积量的累计值与实际差异较大。
附图说明
图1为由本发明的燃料喷射控制装置所控制的第一燃料喷射阀的前端部的剖面示意图；
图2为由本发明的燃料喷射控制装置所控制的第二燃料喷射阀的前端部的剖面示意图；
图3为用于由本发明的燃料喷射控制装置所执行的强制燃料喷射的流程图；
图4为表示沉积物堆积量的图(map)；
图5为表示沉积物除去量的图；
图6为表示第二喷射孔附近的温度的图；
图7为表示根据图3的流程图进行控制的情况下的沉积物堆积量的累计值变化的时序图(时间图)；
图8为表示执行与图3的流程图不同的控制的情况下的沉积物堆积量的累计值的变化的时序图；
图9为表示执行与图3的流程图不同的另一控制的情况下的沉积物堆积量的变化的时序图；
图10为表示沉积物堆积量的累计值的推定误差的变化的时序图；
图11为表示图3的流程图的变形例的流程图的一部分；
图12为表示根据图11的流程图进行控制的情况下的沉积物堆积量的累计值的变化的时序图。
具体实施方式
图1为示出由本发明的内燃机的燃料喷射控制装置所控制的第一燃料喷射阀的前端部附近的剖面示意图。本燃料喷射阀例如用于柴油发动机或者缸内喷射式火花点火内燃机等中，直接向气缸内喷射燃料。在该图中，标号1表示燃料喷射阀的主体。在主体1的内部，形成有切头圆锥(锥台)形状的第一阀座部2和相比第一阀座部2位于前端侧的圆柱形状的第二阀座部3。标号4表示可在主体1内上下移动的阀体(阀芯，针阀)，在该阀体4的前端部形成有与第一阀座部2触接的第一密封部5和嵌合于第二阀座部3的第二密封部6。
在主体1的第一阀座部2上，在比阀体4的第一密封部5的触接位置靠前端侧，呈放射状形成有多个第一喷射孔7；此外，在第二阀座部2上，在比第二密封部6的嵌合位置靠前端侧，呈放射状形成有多个第二喷射孔8。图1是阀体4稍被提升的状态，此时，阀体4的第一密封部5从第一阀座部2离开，而阀体4的第二密封部6仍嵌合于第二阀座部3。由此，供给到主体1内的高压燃料从第一喷射孔7喷射，但不从第二喷射孔8喷射。进一步提升阀体4时，阀体4的第二密封部6从第二阀座部3离开，此时，高压燃料不仅从第一喷射孔7也从第二喷射孔8喷射。
这样，通过控制阀体4的提升量，能够对使用第一喷射孔7而不使用第二喷射孔8的第一燃料喷射和使用第一喷射孔7以及第二喷射孔8双方的第二燃料喷射进行切换而执行燃料喷射。例如，要求燃料喷射量小于设定量时，如果执行第一燃料喷射，则阀体4的打开时间不会变得过短。此外，要求燃料喷射量为设定量以上时，如果执行第二燃料喷射，则使喷射燃料在活塞顶面形成的燃烧室内宽广地分布，并且，阀体4的打开时间不会变得过长。
图2为示出由本发明的内燃机的燃料喷射控制装置所控制的第二燃料喷射阀的前端部附近的剖面示意图。本燃料喷射阀例如也用于柴油发动机或者缸内喷射式火花点火内燃机等中，直接向气缸内喷射燃料。在该图中，标号1′表示燃料喷射阀的主体。在主体1′的内部，形成有切头圆锥形状的阀座部2′。标号4′表示可在主体1内上下移动的阀体。阀体4′具有内侧部件4a′和嵌合于内侧部件4a′外侧的外侧部件4b′。在外侧部件4b′的前端部形成有与阀座部2′触接的第一密封部5′，在内侧部件4a′的前端部形成有与阀座部2′触接的第二密封部6′。
在主体1′的阀座部2′上，在阀体4′的外侧部件4b′的第一密封部5′的触接位置和内侧部件4a′的第二密封部6′的触接位置之间，呈放射状形成有多个第一喷射孔7′；此外，在比第二密封部6′的触接位置靠前端侧，呈放射状形成有多个第二喷射孔8′。阀体4′的外侧部件4b′可独立于内侧部件4a′地提升。图1是仅使阀体4′的外侧部件4b′提升的状态，此时，阀体4′的外侧部件4b′的第一密封部5′从阀座部2′离开。另一方面，阀体4′的内侧部件4a′的第二密封部6′仍与阀座部2′触接。由此，供给到主体1′内的高压燃料从第一喷射孔7′喷射，但不从第二喷射孔8′喷射。进一步提升阀体4′的外侧部件4b′时，使外侧部件4b′与内侧部件4a′的阶梯部(未图示)触接等，从而外侧部件4b′和内侧部件4a′一起被提升，内侧部件4a′的第二密封6′从阀座部2′离开。此时，高压燃料不仅从第一喷射孔7′也从第二喷射孔8′喷射。
这样，通过控制阀体4′的提升量，从而通过本燃料喷射阀也能对使用第一喷射孔7′而不使用第二喷射孔8′的第一燃料喷射和使用第一喷射孔7′以及第二喷射孔8′双方的第二燃料喷射进行切换而执行燃料喷射。
但是，在第一燃料喷射阀以及第二燃料喷射阀中，虽然执行使用第一喷射孔7或7′以及第二喷射孔8或8′双方的第二燃料喷射时并没有问题，但是若执行使用第一喷射孔7或7′而不使用第二喷射孔8或8′的第一燃料喷射，则从第一喷射孔7或7′喷射的燃料的一部分附着在第二喷射孔8或8′附近，该附着燃料作为沉积物堆积起来。由此，若连续执行第一燃料喷射，则第二喷射孔8或8′被增大起来的堆积沉积物堵塞，此外，即使不至于堵塞也使第二喷射孔8或8′变窄，从而不能从第二喷射孔8或8′执行良好的燃料喷射。
由此，在第一燃料喷射持续了预定期间时，第二喷射孔8或8′周围的堆积沉积物增长到妨碍良好的燃料喷射的程度，一般通过强制地执行使用第二喷射孔8或8′的燃料喷射来除去堆积沉积物。但是，这种燃料喷射要在排气行程等中执行以不影响燃烧，但这样就白白消耗了燃料，因此当第一燃料喷射持续了预定期间时，如果第二喷射孔8或8′周围的堆积沉积物未增长到妨碍良好的燃料喷射的程度，则使燃料消耗不必要地恶化。
在本实施方式中，通过图3所示的流程图，则可执行强制地使用第二喷射孔8或8′的燃料喷射而不会使燃料消耗不必要地恶化。首先，在步骤101中，设定当前的要求燃料喷射量Q和要求内燃机转速N。接着，在步骤102中，根据当前的燃料喷射压力P、和要求燃料喷射量Q(以及要求内燃机转速N)，来判断是否执行第一燃料喷射。
当执行第一燃料喷射时，步骤102的判断为肯定，进入步骤103。从第一喷射孔7或7′喷射的燃料量Q1(在第一燃料喷射的情况下为要求燃料喷射量Q。)越多，则通过本次的第一燃料喷射而附着在第二喷射孔8或8′周围的燃料量变得越多，因此，在第二喷射孔8或8′周围新堆积的沉积物堆积量变多。由此，从第一喷射孔7或7′喷射的燃料量Q1越多，则可推定新的沉积物堆积量CI变得越多。
此外，由于燃料喷射阀的第二喷射孔8或8′附近的温度越高，则越容易生成沉积物，所以优选根据燃料量Q1和要求内燃机转速N来推定该温度，将该因素考虑到新的沉积物堆积量CI的推定中。此外，从第一喷射孔7或7′喷射的燃料的流速越慢，则在第二喷射孔8或8′周围附着越多的燃料而容易生成沉积物，因此优选根据燃料量Q1和燃料喷射压力P来推定该流速，将该因素考虑到新的沉积物堆积量CI的推定中。
由此，在步骤103中，作为从第一喷射孔7或7′喷射的燃料量Q1、要求内燃机转速N与燃料喷射压力P的函数f1，推定本次的第一燃料喷射所产生的新的沉积物堆积量CI。图4是表示在特定燃料喷射压力下新的沉积物堆积量CI相对于要求内燃机转速N和燃料量Q1的倾向的图，可以预先针对每个燃料喷射压力设定这种图，从这些图推定沉积物堆积量。接着，在步骤104中，累计沉积物堆积量CI算出累计值C。
另一方面，当执行第二燃料喷射时，步骤102的判断为否定，进入步骤105。当执行第二燃料喷射时，从第二喷射孔8或8′也喷射燃料，因此除去了堆积在第二喷射孔8或8′周围的沉积物的一部分。从第二喷射孔8或8′喷射的燃料量Q2(从要求燃料喷射量Q减去在第二燃料喷射中从第一喷射孔喷射的燃料量Q1所得的量。)越多，则能够推定通过本次的第二燃料喷射所除去的沉积物除去量CD越多。
此外，从第二喷射孔8或8′喷射的燃料的流速越快，则从第二喷射孔8或8′周围除去的沉积物越多，因此优选根据燃料量Q2和燃料喷射压力P来推定该流速，将该因素考虑到沉积物除去量CD的推定中。
由此，在步骤105中，作为从第二喷射孔8或8′喷射的燃料量Q2与燃料喷射压力P的函数f2，推定通过本次的第二燃料喷射所除去的沉积物除去量CD。图5是表示沉积物除去量CD相对于燃料喷射压力P和燃料量Q2的倾向的图。也可以从这种图推定沉积物除去量CD。接着，在步骤106中，从沉积物堆积量的累计值C减去沉积物除去量CD。
但是，当燃料喷射阀的第二喷射孔8或8′附近的温度为约230℃时，堆积在第二喷射孔8或8′周围的沉积物会烧掉或者从燃料喷射阀剥离。由此，根据在步骤101中设定的要求燃料喷射量Q和要求内燃机转速N，来推定燃料喷射阀的第二喷射孔8或8′附近的温度T，在步骤107中，判断该推定温度T是否为设定温度T′(230℃)以上，当该判断为肯定时，在步骤108中将沉积物堆积量的累计值C减小为零。图6是第二喷射孔8或8′附近的推定温度T相对于要求内燃机转速N和要求燃料喷射量Q的倾向的图。并且，当燃料喷射阀的第二喷射孔8或8′附近的温度T接近设定温度T′时，有时不是所有的堆积沉积物都烧掉或者剥离。从而，在步骤108中，不都是使累计值C减小到0，而可以是假定第二喷射孔8或8′附近的温度T越高则烧掉或者剥离沉积物量越多，根据要求燃料喷射量Q和要求内燃机转速N(或者燃料喷射阀的第二喷射孔8或8′附近的推定温度T)的函数f3(Q，N)，来计算烧掉或者剥离沉积物量CD′，从沉积物堆积量的累计值C减去该烧掉或者剥离沉积物量CD′。
这样，当前的累计值C与堆积在第二喷射孔8或者8′附近的沉积物量基本上一致。在步骤109中，判断强制燃料喷射执行标记F是否为1。最初，该判断为否定，进入步骤110，判断当前的累计值C是否多于确保来自第二喷射孔8或者8′的良好燃料喷射的允许最大沉积物堆积量(或者稍低于该允许最大沉积物堆积量的堆积量)C′。当该判断为否定时直接结束，但当该判断为肯定时，在步骤111中，将强制燃料喷射执行标记F设置为1，并且在步骤112中，强制执行使用第二喷射孔8或者8′的燃料喷射。
接下来，在步骤113中，与步骤105同样地计算由该强制燃料喷射所除去的沉积物除去量CD，在步骤114中，从沉积物堆积量的累计值C减去沉积物除去量CD。接下来，在步骤115中，判断当前的累计值C是否减小到了充分小的设定值C″以下，当该判断为否定时就直接结束。由此，强制燃料喷射执行标记F仍然为1，在下次的处理中，由于步骤109的判断为肯定，所以继续执行步骤112的强制燃料喷射。
通过连续的强制燃料喷射，若当前的累计值C减小到充分小的设定值C″，则步骤115的判断为肯定，在步骤116中，将强制燃料喷射执行标记F重置为0。由此，步骤109的判断变为否定，直到当前的累计值C大于所述的允许最大沉积物堆积量C′、步骤110的判断为肯定为止，都不执行强制燃料喷射。这样，抑制了执行不必要地使用第二喷射孔8或者8′的强制的燃料喷射而使燃料消耗恶化的情况。
另外，在步骤102中，基于要求燃料喷射量Q，判断是执行使用第一喷射孔7或7′而不使用第二喷射孔8或8′的第一燃料喷射、还是执行使用第一喷射孔7或7′以及第二喷射孔8或8′双方的第二燃料喷射，但在图1和图2所示的燃料喷射阀中，如果阀体4或4′的打开速度非常快，则即使要求燃料喷射量Q较少也能执行第二燃料喷射，第一燃料喷射和第二燃料喷射的切换，除了要求燃料喷射量Q非常小时以外，都能够根据内燃机运转状态等任意地设定。
但是，一般来说，阀体4或4′的打开速度不是那么快，在指令开阀时间较短时，在达到使第二喷射孔8或8′打开的提升量(高提升量)之前阀体4或4′就被关闭。此时，不能执行第二燃料喷射，则必然执行第一燃料喷射。此外，在未设置有将阀体4或4′维持在使第二喷射孔8或8′打开之前的提升量(低提升量)的机构的情况下，若指令开阀时间较长，则阀体4或4′的提升量变为高提升量，必然要执行第二燃料喷射。
燃料喷射压力越高，喷射同样的要求燃料喷射量所必要的指令开阀时间越短，因此当这样根据指令开阀时间来切换第一燃料喷射和第二燃料喷射时，燃料喷射压力越高则切换第一燃料喷射和第二燃料喷射的要求燃料喷射量Q越多(越大)。即，如果阀体4或4′的打开速度与燃料喷射压力无关而设为一定值，则切换第一燃料喷射和第二燃料喷射的指令开阀时间是一定的，根据该指令开阀时间所喷射的燃料量(即、要求燃料喷射量Q)随燃料喷射压力增高则增多。
另外，在要求燃料喷射量Q分为主燃料喷射和在紧接主燃料喷射之前喷射的辅助燃料喷射(预喷射)进行喷射的情况下，在图3的流程图中，针对辅助燃料喷射和主燃料喷射分别执行步骤102的判断，执行步骤103和104的处理或者步骤105和106的处理，从而计算出辅助燃料喷射和主燃料喷射各自的沉积物堆积量或沉积物除去量。在步骤107中，当推定第二喷射孔附近的温度T时，使用辅助燃料喷射和主燃料喷射合起来的要求燃料喷射量Q。
在图3的流程图的步骤112中执行的使用第二喷射孔8或8′的强制燃料喷射，在本实施方式中，是使用第一喷射孔7或7′以及第二喷射孔8或8′双方的第二燃料喷射(当然在燃料喷射阀中，若可以是只使用第二喷射孔8或8′的燃料喷射，则还可以执行该燃料喷射)，但如果该第二燃料喷射所喷射的燃料有助于燃烧，则不必要地提高了内燃机输出，驾驶性能恶化。由此，该强制的第二燃料喷射优选在例如膨胀行程后半段或者排气行程中执行。
此外，在内燃机减速时，一般来说执行燃料切断，但此时还可以关闭节气门使向气缸内供给的进气量为微量而使得不引起燃烧，执行强制的第二燃料喷射。在该情况下，燃料喷射期间优选为进气上止点附近或者压缩上止点附近。由此，喷射燃料可靠地向在活塞顶面形成的燃烧室内喷射，而难以附着在气缸孔上，以此能够抑制由于附着燃料导致的发动机润滑油稀释的问题。
另外，在柴油发动机那样的执行稀薄燃料的内燃机中，在内燃机排气***中配置用于吸附(吸藏)排气中NOx的NOx吸附催化剂装置。该NOx吸附催化剂装置不能无限制地吸附NOx，而是在NOx吸附量达到可吸附量之前，需要释放吸附NOx进行还原净化的再生处理。为了执行该再生处理，流入NOx吸附催化剂装置中的排气的空燃比要比理论空燃比浓(或为理论空燃比)。
若执行如上所述的强制燃料喷射，排气中含有较多的未燃燃料使排气的空燃比变浓。由此，还可以在为了执行NOx吸附催化剂装置的再生处理需要使排气的空燃比变浓时，执行强制燃料喷射(如上所述的膨胀行程后半段或排气行程的第二燃料喷射，或者如上所述的内燃机减速时的进气上止点附近或压缩上止点附近的第二燃料喷射)。并且，即使在不需要进行NOx吸附催化剂装置的再生处理时执行强制燃料喷射，由于从NOx吸附催化剂装置释放出NOx进行还原净化，所以能够使NOx吸附催化剂装置的再生处理间隔变长。
在NOx吸附催化剂装置中，与NOx同样也吸附SOx，使NOx的可吸附量减少。由此，当SOx吸附量达到设定量时，需要从NOx吸附催化剂装置释放出SOx进行复原处理。该复原处理需要使NOx吸附催化剂装置为约800℃的高温，并使排气的空燃比变浓。当需要该复原处理时，还可以通过所述的强制燃料喷射使排气的空燃比变浓。
此外，当为了燃烧执行第一燃料喷射时，作为用于从燃料喷射阀的第二喷射孔8或8′除去沉积物的强制燃料喷射，可以增大要求燃料喷射量Q，将第一燃料喷射变更为第二燃料喷射。此时，单是增大要求燃料喷射量，会提高内燃机输出而驾驶性能恶化，因此优选在增大要求燃料喷射量的同时延迟燃料喷射定时，从而不使内燃机输出变高。
图7为表示执行根据图3的流程图进行控制的情况下的沉积物堆积量的累计值C的变化的时序图。就图7来说，由于累计值C在时刻t1达到允许最大沉积物堆积量C′(以下称为第一设定量)，所以开始所述的强制燃料喷射，由此累计值C减少，当在时刻t2减少到所述的设定值C″(以下称为第二设定量)时，停止强制燃烧喷射。这样，在从时刻t1到t2的期间，从时刻t3到t4的期间，以及从时刻t5到t6的期间，分别连续执行强制燃料喷射。
如果沉积物堆积量的累计值C比较正确地成为堆积在第二喷射孔附近的沉积物量，则没有特别的问题，能够通过强制燃料喷射减小消耗的燃料量。但是，累计值C是推定值，例如在图3的流程图的步骤103中算出的新的沉积物堆积量CI比实际少，或者在步骤105中算出的沉积物除去量CD比实际多，由于这种计算误差，如果是当前的累计值C被推定为少于图7中虚线所示的实际沉积物量，则尽管实际上堆积在第二喷射孔附近的沉积物量超过允许最大沉积物堆积量C′，但由于累计值C的推定误差而不执行强制燃料喷射。
该推定误差由于在累计值C中累积，所以经过的时间越长，则在刚开始强制燃料喷射之前堆积在第二喷射孔8或者8′附近的实际沉积物量越多。这样，超过允许最大沉积物量的沉积物量，使从第二喷射孔喷射的燃料流量降低，如果进而沉积物量变多，则由于使得喷射燃料的贯穿力非常弱，燃料气化不充分，所以使排气的排放恶化，最终会堆积为通过强制燃料喷射也不能除去的量。
为了改善该问题，例如如图8所示，使时刻t1开始的强制燃料喷射在推定累计值C减少到第二设定量C″也不停止，而是持续到推定累计值C为零为止。这样，通过使强制的燃料喷射持续到时刻t2′，虽然时刻t2′的实际沉积物量由于所述的推定误差而不变为零，但实际沉积物量能够比使强制燃料喷射在推定累计值C变为第二设定量C″时停止的情况下还少。由此，能够延长实际的沉积物增加到第一设定量C′为止的期间，在该期间，不是强制地而执行使实际沉积物量减少的第二燃料喷射的机会增大，所以降低了实际沉积物量超过允许最大沉积物堆积量(第一设定量C′)的可能性。
如图8所示，还有通过使用第二喷射孔的通常的第二燃料喷射使实际沉积物量为零的情况，此时，还有可能消除累积在推定累计值C上的推定误差。这样的强制燃料喷射持续到推定累计量C为零为止的燃料喷射模式，可以在每当推定累计值C达到第一设定量C′时执行，但也可以在强制燃料喷射仅持续到推定累计值C为第二设定量C″为止的需要燃料量较少的燃料喷射模式被执行了设定次数(一次或者多次)时执行。该设定次数不必每次相同。
为了改善如上所述的问题，例如像图9所示那样，在时刻t1开始的强制的燃料喷射当推定累计值C减少到第二设定量C″也不停止，而是在从推定累计值C为零以后到经过设定时间(从t2′到t2″的期间)为止持续。通过这样的设定期间的强制的燃料喷射，能够使时刻t2″的实际沉积物量完全为零。这样，与图8的控制一样，除降低了实际沉积物量超过允许最大沉积物堆积量(第一设定量C′)的可能性外，由于推定累计值C不会小于零，所以时刻t2″的推定累计值与实际沉积物量一致都为零，能够消除至此的推定累计值中的累积推定误差e。这样，能够改善即使实际沉积物量超过允许最大沉积物堆积量C′时强制燃料喷射也不开始的问题。
这样的强制燃料喷射从推定累计值C为零以后持续到经过设定期间为止的燃料喷射模式，可以在每当推定累计值C达到第一设定量C′时执行，但也可以在强制燃料喷射仅持续到推定累计值C成为第二设定量C″为止的、需要燃料量较少的燃料喷射模式执行了设定次数(一次或者多次)时执行。该设定次数不必每次相同。此外，设定期间(循环数或时间等)越长，则越能更可靠地消除累积推定误差e。但是，为了减少强制燃料喷射的燃料量，优选使设定期间缩短。
如图10所示，累积推定误差e从其为零时起的经过期间(循环数或时间)越长则越大。由此，将例如尽可能消除设定累积推定误差e′的强制燃料喷射的持续期间设为所述的设定期间，在累积推定误差为零开始到为设定值e′的期间内，执行使强制燃料喷射持续到推定累计值C为第二设定量C″为止的强制燃料喷射模式，当累积推定误差为设定值e′时，执行使强制燃料喷射从推定累计值C为零持续到经过设定时间为止的强制燃料喷射模式，使累积推定误差为零。此外，图8所示的使强制燃料喷射持续到推定累计值C为零为止的强制燃料喷射模式，也同样每当累积推定误差为设定值e′时执行。当然，也可以基于累积推定误差从零到成为设定值e′为止的期间，来设定执行使强制燃料喷射持续到推定累计值C为第二设定量C″为止的强制燃料喷射模式的次数。
此外，图11是图3的流程图的变形例，在步骤104中累计新的沉积物堆积量CI或在步骤106中减去沉积物除去量CD之后，在步骤S中，将当前的累计值C与增加校正值a相加。若这样对累计值C进行了增量校正，则推定累计值C不会少于实际沉积物量。由此，如图12所示，虚线所示的校正后的累计值C在时刻t1′成为最大允许沉积物堆积量C′，则开始强制燃料喷射，从而不会使实际沉积物量超过最大允许沉积物堆积量C′。该强制燃料喷射可以一般执行到校正后的累计值C成为第二设定量C″为止，但如果使强制燃料喷射持续到如虚线所示的校正后的累计值C成为零为止，则在时刻t2′′′校正后的累计值C与实际沉积物量一致都为零，从而防止了累计值的累积校正量过度变大。
该累积校正量由于与所述的累积推定误差相对应，所以使强制燃料喷射持续到校正后的累计值C成为零为止的强制燃料喷射模式可以与如上所述同样地间歇执行。增量校正量a可为一定值，每当流程图反复时与累计值C相加。此外，还可以不通过增量校正量a对累计值C进行增量校正，而是可将在步骤103中算出的新的沉积物堆积量CI乘以其他校正值(大于1的一定值)来进行增量校正，将在步骤105和113算出的沉积物除去量CD乘以其他校正量(大于零小于1的一定值)来进行减量校正。

Claims (13)

1.一种内燃机的燃料喷射控制装置，该燃料喷射控制装置，通过至少具有第一喷射孔和第二喷射孔并直接向气缸内喷射燃料的燃料喷射阀，对使用上述第一喷射孔而不使用上述第二喷射孔的第一燃料喷射、和同时使用上述第一喷射孔以及上述第二喷射孔的第二燃料喷射进行切换来执行燃料喷射，其特征在于，
当执行上述第一燃料喷射时，至少根据从上述第一喷射孔喷射的燃料量来推定向上述第二喷射孔新堆积的沉积物堆积量，累计每次执行上述第一燃料喷射时所推定的上述沉积物堆积量，当上述沉积物堆积量的累计值达到第一设定量时执行使用上述第二喷射孔的燃料喷射以除去沉积物。
2.根据权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，当从上述第二喷射孔喷射燃料时，至少根据从上述第二喷射孔喷射的燃料量来推定从上述第二喷射孔除去的沉积物除去量，从上述沉积物堆积量的累计值减去所推定的上述沉积物除去量。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
当上述燃料喷射阀的上述第二喷射孔附近的测定温度或推定温度为设定温度以上时，使上述沉积物堆积量的累计值减小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的、使用上述第二喷射孔的燃料喷射，在燃烧暂时停止时的进气上止点或压缩上止点附近执行。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的、使用上述第二喷射孔的燃料喷射，在内燃机排气***中需要比理论空燃比浓的空燃比的排气时，在膨胀行程或排气行程中执行。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
关于当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从上述第二喷射孔喷射的燃料量来推定从上述第二喷射孔除去的沉积物除去量，从上述沉积物堆积量的累计值减去所推定的上述沉积物除去量，当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到上述沉积物堆积量的累计值成为大于零小于第一设定量的第二设定量。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
关于当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从上述第二喷射孔喷射的燃料量来推定从上述第二喷射孔除去的沉积物除去量，从上述沉积物堆积量的累计值减去所推定的上述沉积物除去量，当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到上述沉积物堆积量的累计值为零。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
关于当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，至少根据从上述第二喷射孔喷射的燃料量来推定从上述第二喷射孔除去的沉积物除去量，从上述沉积物堆积量的累计值减去所推定的上述沉积物除去量，当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到从上述沉积物堆积量的累计值成为零之后再经过一段设定期间。
9.根据权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
当第一模式的燃料喷射执行了设定次数时执行第二模式的燃料喷射，该第一模式的燃料喷射是：使当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到上述沉积物堆积量的累计值为上述第二设定量；该第二模式的燃料喷射是：使当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到上述沉积物堆积量的累计值成为零之后再经过一段设定期间。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述沉积物堆积量的累计值是考虑了推定误差而进行了增量校正。
11.根据权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述沉积物堆积量的累计值是考虑了推定误差而进行了增量校正。
12.根据权利要求11所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
当第一模式的燃料喷射执行了设定次数时执行第二模式的燃料喷射，该第一模式的燃料喷射是：使当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，持续执行到上述沉积物堆积量的累计值为上述第二设定量；该第二模式的燃料喷射是：使当上述沉积物堆积量的累计值达到上述第一设定量时的使用上述第二喷射孔的燃料喷射，执行到上述沉积物堆积量的累计值为零。
13.根据权利要求7所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述沉积物堆积量的累计值是考虑了推定误差而进行了增量校正。
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