CN105545516B - 内燃机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及内燃机的控制装置。在使用自燃温度较高的燃料进行柴油机式燃烧的内燃机中应用增压器的情况下,改善使内燃机负载变化的运转状态下的燃烧状态。在压缩行程中执行第1喷射并且产生喷雾导向燃烧,在第2喷射正时开始第2喷射的执行,由此产生燃料的自燃和扩散燃烧,第2喷射正时是压缩行程上止点前的正时,在第2喷射正时以通过喷雾导向燃烧而产生的火焰作为起点开始喷射燃料的燃烧。并且,在使内燃机的内燃机负载向目标内燃机负载变化时的增压压力的响应延迟期间,使一个燃烧循环中第1喷射燃料量相对于总燃料喷射量的比例,比内燃机负载成为了与目标内燃机负载相同的内燃机负载且实际的增压压力成为了与对应于目标内燃机负载的目标增压压力相同的增压压力时的、一个燃烧循环中第1喷射燃料量相对于总燃料喷射量的比例增加。
Description
技术领域
本发明涉及具备增压器的内燃机的控制装置。
背景技术
对燃烧室内的压缩空气直接喷射燃料而使该燃料自燃并扩散燃烧的燃烧方式、即所谓的柴油机式燃烧,与火花点火的燃烧相比,热效率高。近年来,为了也在汽油发动机中享有这样的柴油机式燃烧的优点,而开发出了用于使通过汽油的自燃和扩散燃烧而进行的燃烧成立的技术。
例如,在专利文献1公开的技术中,首先,通过利用缸内喷射阀在压缩行程前半部分进行第1燃料喷射来在燃烧室内整个区域形成大致均质的混合气。然后,对由第1燃料喷射形成的混合气进行火花点火。之后进行第2燃料喷射并使所喷射出的燃料燃烧,进而通过由该燃烧产生的燃烧室内的温度和压力上升来使剩余的燃料自燃。
另外,专利文献2公开了用于以自燃温度较高的天然气等为燃料实现柴油机式燃烧的技术。在该专利文献2公开的技术中,首先,在燃烧室内的预定的火花点火区域中通过在压缩行程的初期或中期进行燃料喷射来形成能够进行火花点火的混合气。然后,通过在即将到达压缩行程上止点之前的正时对形成于该火花点火区域的混合气点火来进行火花点火燃烧。由此,燃烧室内成为天然气能够自燃的高温且高压的状态。之后,向高温高压状态的燃烧室内直接喷射燃料而使该燃料柴油机式燃烧。
另外,在进行柴油机式燃烧的内燃机具备对进气进行增压的增压器的情况下,在使内燃机负载增加或减少的运转状态时,增压压力的变化相对于燃料喷射量的变化发生响应延迟。若混合气的空燃比因这样的增压压力的响应延迟而偏离所期望的范围,则有可能招致烟的产生量的增加或柴油机式燃烧变得不稳定。作为解决这样的使内燃机负载增加或减少的运转状态下的问题点的技术,专利文献3公开了在增压式柴油发动机中在过渡运转时执行使燃料喷射量逐渐变化的钝化(日文:なまし)控制的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-276442号公报
专利文献2:日本特开2003-254105号公报
专利文献3:日本特开2001-159356号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于,在使用如汽油那样自燃温度较高的燃料进行柴油机式燃烧的内燃机中应用了增压器的情况下,改善使内燃机负载增加或减少的运转状态下的燃烧状态。
用于解决问题的手段
在本发明中,在压缩行程中,通过能够向内燃机的燃烧室内喷射燃料的燃料喷射阀进行第1喷射,并且对通过该第1喷射而喷射出的燃料(以下,也有时称作“第1喷射燃料”)进行火花点火。之后,在压缩行程上止点前,开始主要决定内燃机的输出的第2喷射。由此,以通过对第1喷射燃料进行火花点火而产生的火焰为起点,开始通过第2喷射而喷射出的燃料(以下,也有时称作“第2喷射燃料”)的燃烧,进而产生燃料的自燃和扩散燃烧。
并且,在本发明中,在使内燃机的内燃机负载向目标内燃机负载变化时的增压压力的响应延迟期间,使一个燃烧循环中的第1喷射燃料量相对于该一个燃烧循环中的总燃料喷射量的比例,比内燃机负载成为了与目标内燃机负载相同的内燃机负载且实际的增压压力成为了与对应于目标内燃机负载的目标增压压力相同的增压压力时的、一个燃烧循环中的第1喷射燃料量相对于该一个燃烧循环中的总燃料喷射量的比例增加。
更详细而言,本发明的内燃机的控制装置具备:增压器,其对内燃机的进气进行增压;燃料喷射阀,其能够向内燃机的燃烧室内喷射燃料;点火装置,其相对于该燃料喷射阀的相对位置被确定为从所述燃料喷射阀喷射出的喷雾通过可点火区域而能够对该喷雾直接点火;以及燃烧控制部,其在压缩行程中的第1喷射正时执行所述燃料喷射阀的第1喷射,并且由所述点火装置对通过该第1喷射形成的预喷雾进行点火,进而,在第2喷射正时开始执行所述燃料喷射阀的第2喷射,由此产生燃料的自燃并且至少使通过该第2喷射而喷射出的燃料的一部分扩散燃烧,所述第2喷射正时是由所述点火装置对所述预喷雾点火后且压缩行程上止点前的正时,且所述第2喷射正时与所述第1喷射正时的间隔为被设定为以通过对所述预喷雾的点火而产生的火焰为起点开始喷射燃料的燃烧的预定的第1喷射间隔,所述燃烧控制部,在使内燃机的内燃机负载向目标内燃机负载变化的第1运转状态下,执行第1燃料喷射控制,所述第1燃料喷射控制,在实际的增压压力达到与所述目标内燃机负载对应的目标增压压力为止的期间中的至少一部分期间,使第1喷射比例比基准第1喷射比例增加,所述第1喷射比例是一个燃烧循环中所述第1喷射的燃料喷射量相对于该一个燃烧循环中的总燃料喷射量的比例,所述基准第1喷射比例为在内燃机的内燃机负载成为了与所述目标内燃机负载相同的内燃机负载且实际的增压压力成为了与所述目标增压压力相同的增压压力的第2运转状态下的一个燃烧循环中的所述第1喷射的燃料喷射量相对于该一个燃烧循环中的总燃料喷射量的比例。
本发明的点火装置与燃料喷射阀的相对位置关系被确定为能够对从燃料喷射阀喷射出并通过可点火区域的燃料喷雾即通过喷雾直接点火。作为通常的对燃料喷雾点火的点火方式,已知利用伴随进气门的开阀而形成于燃烧室内的气流、位于活塞的顶部的腔室等形状向点火装置的可点火区域运送燃料喷雾、对该燃料喷雾进行点火装置的点火的方式。不过,在这样的通常的点火方式中,为了良好地进行对燃料喷雾的点火,从燃料喷射阀喷射的喷射正时受到进气门的开阀正时、汽缸内的活塞位置等限制。与此相对,在本发明的内燃机的控制装置中,如上所述燃料喷射阀与点火装置的相对位置相关联,所以燃料喷射正时和点火正时的控制的自由度极高。因此,能够实现后述的燃烧控制部对燃料喷射的控制。此外,优选,本发明的点火装置构成为,与内燃机的进气门的开阀正时和/或活塞位置无关地在任意正时都能够对来自燃料喷射阀的通过喷雾直接点火。
在本发明的燃烧控制中,首先在压缩行程中的第1喷射正时进行第1喷射,并且由点火装置对由第1喷射燃料形成的预喷雾进行点火。之后,当在压缩行程上止点前的第2喷射正时开始执行第2喷射时,发生燃料的自燃和扩散燃烧。此外,第2喷射是在压缩行程上止点前开始执行的喷射,但也可以使其执行持续到压缩行程上止点以后。
在此,第1喷射正时与第2喷射正时的间隔成为预定的第1喷射间隔。该第1喷射间隔被设定为以通过对预喷雾的点火而产生的火焰为起点开始第2喷射燃料的燃烧。即,第1喷射正时不单单是只要在压缩行程中即可,而是根据该第1喷射正时与第2喷射正时的相互关系将该第1喷射正时确定为能够通过对第1喷射燃料的点火而形成成为第2喷射燃料的燃烧的火种的火焰。并且,当第2喷射燃料的燃烧开始时,燃烧室内的温度和压力上升,由此产生燃料的自燃,进而至少第2喷射燃料的一部分进行扩散燃烧。另外,第1喷射燃料中通过由于点火装置的点火产生的火焰的传播而燃烧的燃料是一部分,第1喷射燃料的多数燃料会燃烧剩余。并且,第1喷射燃料的燃烧剩余在第2喷射的执行开始后通过自燃或扩散燃烧而燃烧。因此,在上述那样的燃烧控制中,第1喷射燃料和第2喷射燃料均贡献于内燃机的输出。因此,能够实现热效率高的柴油机式燃烧。
另外,在本发明中,通过增压器对进气进行增压。因此,在使内燃机的内燃机负载变化的第1运转状态下,增压压力随着内燃机负载的变化而变化。不过,此时会产生增压压力的变化相对于燃料喷射量的变化延迟的增压压力的响应延迟。并且,在从内燃机的运转状态成为了第1运转状态的时刻(即,从燃料喷射量开始增加或减少)到实际的增压压力达到与该第1运转状态下的目标内燃机负载对应的目标增压压力为止的期间即增压压力的响应延迟期间,在内燃机的燃烧室内有可能产生空气量(氧量)相对于燃料量不足或过剩的状态。
详细而言,在第1运转状态为使内燃机的内燃机负载增加的加速运转状态的情况下,在增压压力的响应延迟期间中,成为实际的增压压力比目标增压压力低的状态。由此,在燃烧室内氧量有时相对于燃料量不足。因此,在加速运转状态下,在燃烧室内的在执行了第2喷射时形成燃料喷雾的区域,有时难以确保使第2喷射燃料充分燃烧所需的氧量。在该情况下,会招致烟的产生量的增加。另一方面,在第1运转状态为使内燃机的内燃机负载减少的减速运转状态情况下,在增压压力的响应延迟期间中,成为实际的增压压力比目标增压压力高的状态。由此,在燃烧室内氧量有时相对于燃料量过剩。因此,在减速运转状态下,燃烧室内的形成预喷雾的区域的空燃比有时过剩地变高。在该情况下,由点火装置对预喷雾进行点火时的点火性降低,所以成为第2喷射燃料的燃烧的起点的火焰的形成变得不稳定。其结果,柴油机式燃烧变得不稳定。
如上述,在本发明的燃烧方式中,在第1运转状态下,起因于增压压力的响应延迟而在内燃机的燃烧室内产生氧量相对于燃料量过量和不足时,燃烧状态有可能恶化。因此,在本发明中,在使内燃机的内燃机负载向目标内燃机负载变化的第1运转状态下,在增压压力的响应延迟期间中的至少一部分期间,使第1喷射比例比基准第1喷射比例增加。基准第1喷射比例是内燃机的内燃机负载成为了与第1运转状态下的目标内燃机负载相同的内燃机负载且实际的增压压力成为了与第1运转状态下的目标增压压力相同的增压压力的第2运转状态下的第1喷射比例。换言之,在增压压力的响应延迟期间中的至少一部分期间,使第2喷射比例比第2运转状态下的第2喷射比例即基准第2喷射比例减少。
若使第1喷射比例比基准第1喷射比例增加,则与将第1喷射比例控制成基准第1喷射比例的情况相比,第1喷射燃料量增加,第2喷射燃料量减少。因此,根据本发明,在第1运转状态下的增压压力的响应延迟期间中,与第2运转状态时相比,存在于在执行了第1喷射时形成预喷雾的区域的燃料量多,且存在于在执行了第2喷射时形成燃料喷雾的区域的燃料量少。
因此,能够抑制在加速运转状态下第2喷射燃料的燃烧所需的氧量不足。其结果,能够抑制烟的产生量。此外,若第1喷射燃料量增加,则第1喷射燃料的燃烧剩余量会增加。不过,第1喷射燃料的燃烧剩余比在第2喷射正时燃烧室内的形成第2喷射燃料的喷雾的区域扩散到更广的范围。因此,即使在燃烧室内的氧量少的加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中,也能够充分确保使第1喷射燃料的燃烧剩余通过自燃或扩散燃烧而燃烧所需的量的氧。因此,即使在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中使第1喷射比例增加,也不容易招致烟的产生量的增加。
另外,能够抑制在减速运转状态下形成预喷雾的区域的空燃比过剩地变高。其结果,能够提高由点火装置对预喷雾进行点火时的点火性,所以能够稳定地形成作为第2喷射燃料的燃烧的起点的火焰。因此,能够提高柴油机式燃烧的稳定性。如以上那样,根据本发明,能够改善使内燃机负载增加或减少的运转状态下的燃烧状态。
另外,在本发明中,也可以是,燃烧控制部,在所述第1燃料喷射控制的执行时,使第1喷射正时比在第2运转状态下的第1喷射正时即基准第1喷射正时提前。此时,为了维持本发明的燃烧方式,在提前第1喷射正时时,在第1喷射正时与第2喷射正时的间隔成为以通过对预喷雾的点火而产生的火焰为起点开始第2喷射燃料的燃烧的间隔的范围内提前。
使第1喷射正时越提前,则在第1喷射正时的缸内压力越低。因此,若使第1喷射正时提前,则预喷雾的穿透性变大。在此,在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,与第2运转状态时相比缸内压力低。因此,此时若使第1喷射正时提前,则第1喷射燃料在燃烧室内更容易扩散。其结果,第1喷射燃料的燃烧剩余率(第1喷射燃料量中的未通过由点火装置对预喷雾进行了点火时的火焰传播燃烧而燃烧剩余的燃料量的比例)变高。因此,通过在使第1喷射比例比基准第1喷射比例增加时使第1喷射正时比基准第1喷射正时提前,能够进一步增加第1喷射燃料的燃烧剩余量。因此,能够进一步抑制加速运转状态下的烟的产生量,并且也能够抑制与第1喷射燃料的增加相伴的热效率的降低。另一方面,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,与第2运转状态时相比,缸内压力高。因此,此时若将第1喷射正时控制成基准第1喷射正时,则从燃料喷射阀喷射出的预喷雾有可能难以到达点火装置。此时若提前第1喷射正时,则预喷雾容易到达点火装置。因此,能够进一步提高减速运转状态下的预喷雾的点火性。另外,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间在将第1喷射正时控制成基准第1喷射正时的状态下通过点火装置的点火对预喷雾进行点火的情况下,成为第1喷射燃料难以扩散的状态,所以通过火焰传播而燃烧的第1喷射燃料的量有可能过度增加。在该情况下,在进行了第2喷射时供第2喷射燃料的燃烧的氧会不足,从而烟的生成量会增加。此时若提前第1喷射正时,则能够抑制点火装置附近的氧被第1喷射燃料的燃烧过度消耗。其结果,能够抑制烟的生成量。
在此,在本发明中,需要随着内燃机的内燃机负载的上升,增加向燃烧室内喷射的燃料的量。然而,若在第1喷射和第2喷射中的任一喷射中过度增加其喷射量,则烟的产生量有可能增加。因此,在本发明的内燃机的控制装置中,可以是,在内燃机的内燃机负载比预定负载高的运转区域即高负载区域中,燃烧控制部除了执行第1喷射和第2喷射以外,还在第3喷射正时执行燃料喷射阀的第3喷射,所述第3喷射正时为压缩行程中的比第1喷射正时靠前的正时,且所述第3喷射正时与第1喷射正时的间隔为被设定为喷射燃料通过第2喷射的执行开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧的预定的第2喷射间隔。
第3喷射在压缩行程中的比第1喷射正时靠前的第3喷射正时执行。在此,第1喷射正时与第3喷射正时的间隔成为预定的第2喷射间隔。该第2喷射间隔设定为由第3喷射喷射出的燃料(以下,也有时称作“第3喷射燃料”)通过第2喷射的执行开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧。在压缩行程中的比第1喷射正时靠前的正时,燃烧室内的压力为较低的状态。因此,喷射到燃烧室内的燃料容易扩散到更广的范围。并且,即使通过点火装置对第1喷射燃料的预喷雾进行点火而产生了火焰,在燃烧室内存在于远离该火焰的位置的第3喷射燃料也不容易供以该火焰为起点的燃烧。因此,通过调整第1喷射正时与第3喷射正时的间隔,能够使第3喷射燃料中的多数燃料不通过在进行了对第1喷射燃料的预喷雾的点火时的火焰传播燃烧、而通过第2喷射开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧。并且,通过第3喷射燃料通过第2喷射开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧,从而不仅第1喷射燃料和第2喷射燃料而且第3喷射燃料也贡献于内燃机的输出。因此,在除了第1喷射和第2喷射以外还进行第3喷射的情况下,也能够实现热效率高的柴油机式燃烧。
另外,由于第3喷射正时为比第1喷射正时靠前的正时,所以在第2喷射正时,第3喷射燃料在燃烧室内与第1喷射燃料的燃烧剩余相比进一步向广的范围扩散。因此,即使在第2喷射正时第3喷射燃料存在于燃烧室内,该第3喷射燃料与第1喷射燃料的燃烧剩余相比也难以与第2喷射燃料重叠。因此,第3喷射燃料与第1喷射燃料和第2喷射燃料相比难以成为烟的产生原因。
通过在内燃机负载比预定负载的高的高负载区域进行上述那样的第3喷射,从而与即使在该高负载区域也不进行该第3喷射而仅通过第1喷射和第2喷射来喷射与内燃机的内燃机负载对应的量的燃料的情况相比,能够减少第1喷射燃料量和第2喷射燃料量中的至少任一者。因此,能够抑制烟的产生量,并且实现柴油机式燃烧。
并且,在本发明中,也可以是,在内燃机的内燃机负载为预定负载以下的运转区域中的第1运转状态下,燃烧控制部执行所述第1燃料喷射控制,在高负载区域中的第1运转状态下,燃烧控制部执行第2燃料喷射控制。在此,在第2燃料喷射控制中,将第1喷射比例控制成与基准第1喷射比例相同的比例,且在实际的增压压力达到目标增压压力为止的期间中的至少一部分期间,使第3喷射比例比基准第3喷射比例增加,所述第3喷射比例是一个燃烧循环中的第3喷射燃料量相对于该一个燃烧循环中的总燃料喷射量的比例,所述基准第3喷射比例是第2运转状态下的一个燃烧循环中的第3喷射燃料量相对于该一个燃烧循环中的总燃料喷射量的比例。
若将第1喷射比例维持为基准第1喷射比例并且使第3喷射比例比基准第3喷射比例增加,则与将第3喷射比例控制成基准第3喷射比例的情况相比,第3喷射燃料量增加,第2喷射燃料量减少。因此,根据第2燃料喷射控制,与在第1燃料喷射控制中使第1喷射比例比基准第1喷射比例增加的情况同样,在第1运转状态下的增压压力的响应延迟期间中,与第2运转状态时相比,存在于在执行了第2喷射时形成燃料喷雾的区域的燃料量少。因此,能够抑制在加速运转状态下第2喷射燃料的燃烧所需的氧量不足。其结果,能够抑制烟的产生量。此外,如上所述,第3喷射燃料与第1喷射燃料和第2喷射燃料相比难以成为烟的产生原因。因此,即使加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中增加第3喷射比例,也难以招致烟的产生量的增加。
另外,如上所述,第3喷射燃料中的多数燃料不通过在进行对第1喷射燃料的预喷雾的点火时产生的火焰传播而燃烧。然而,在进行对第1喷射燃料的预喷雾的点火时存在于点火装置的周围的第3喷射燃料供该点火的燃烧。并且,若第3喷射燃料量增加,则在对预喷雾点火时存在于点火装置的周围的第3喷射燃料的量会增加。因此,根据第2燃料喷射控制,在减速运转状态下,与在第1燃料喷射控制中使第1喷射比例比基准第1喷射比例增加的情况同样,能够抑制形成预喷雾的区域中的空燃比过剩地变高。因此,能够提高由点火装置对预喷雾进行点火时的点火性,所以能够稳定地形成作为第2喷射燃料的燃烧的起点的火焰。其结果,能够提高柴油机式燃烧的稳定性。如以上那样,根据第2燃料喷射控制,在内燃机负载比预定负载高的高负载区域,能够改善使内燃机负载增加或减少的运转状态下的燃烧状态。
另外,在本发明中,也可以是,燃烧控制部,在所述第2燃料喷射控制的执行时,将第1喷射正时控制成与在第2运转状态下的第1喷射正时即基准第1喷射正时相同的正时,并且使第3喷射正时比在第2运转状态下的第3喷射正时即基准第3喷射正时提前。此时,为了维持本发明的燃烧方式,在提前第3喷射正时时,在第3喷射正时与第1喷射正时的间隔成为第3喷射燃料通过第2喷射的执行开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧的间隔的范围内提前。
使第3喷射正时越提前,则在第3喷射正时的缸内压力越低。因此,若提前第3喷射正时,则第3喷射燃料的喷雾的穿透性变大。其结果,第3喷射燃料在燃烧室内容易扩散到更广的范围。因此,在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,若提前第2燃料喷射控制中的第3喷射正时,则不通过由于点火装置的点火产生的火焰传播而燃烧的第3喷射燃料的量进一步增加。因此,能够得到与在第1燃料喷射控制中使第1喷射正时比基准第1喷射正时提前的情况同样的效果。即,在加速运转状态下,能够进一步抑制烟的产生量,并且也能够抑制与第3喷射燃料的增加相伴的热效率的降低。另外,在减速运转状态下,若将第3喷射正时控制成基准第3喷射正时,则第3喷射燃料难以扩散,所以通过由于对预喷雾的点火产生的火焰传播而燃烧的第3喷射燃料的量有可能过度增加。在该情况下,在进行了第2喷射时供第2喷射燃料的燃烧的氧会不足,从而烟的生成量增加。此时,若提前第3喷射正时,则能够抑制点火装置附近的氧被第3喷射燃料的燃烧过度地消耗。其结果,能够抑制烟的生成量。
发明的效果
根据本发明,在使用如汽油那样自燃温度较高的燃料进行柴油机式燃烧的内燃机中应用增压器的情况下,能够改善使内燃机负载增加或减少的运转状态下的燃烧状态。
附图说明
图1是表示应用本发明的实施例的内燃机及其进气***和排气***的概略结构的图。
图2是用于说明搭载于图1所示的内燃机的点火装置的点火方式的图。
图3是用于说明在本发明的实施例中执行的基本燃烧控制的图。
图4是表示进行本发明的实施例的基本燃烧控制时的燃烧室内的热释放系数的推移的图。
图5是表示本发明的实施例的基本燃烧控制下的第1喷射中的第1喷射燃料量与第1喷射燃料的燃烧效率的相互关系的图。
图6是表示在本发明的实施例的基本燃烧控制中使第1喷射燃料量与第2喷射燃料量的比率变更的情况下的燃烧室内的热释放系数的推移的变化的图。
图7是表示本发明的实施例的基本燃烧控制中的第1喷射间隔Di1与内燃机的热效率的相互关系的图。
图8是在本发明的实施例的基本燃烧控制中将第2喷射正时Tm固定为压缩上止点前的预定正时、且使第1喷射正时Tp变动的情况下的烟的产生量与热效率的变化的图。
图9是表示本发明的实施例的加速运转时的内燃机负载、一个燃烧循环中的总燃料喷射量、第1喷射燃料量、第2喷射燃料量、第1喷射正时、第2喷射正时以及增压压力的推移的时间图。
图10是表示本发明的实施例的减速运转时的内燃机负载、一个燃烧循环中的总燃料喷射量、第1喷射燃料量、第2喷射燃料量、第1喷射正时、第2喷射正时以及增压压力的推移的时间图。
图11是表示本发明的实施例1的燃烧控制的控制流程的一部分的流程图。
图12是表示本发明的实施例1的燃烧控制的控制流程的另一部分的流程图。
图13是表示本发明的实施例1的用于算出燃烧控制中的各参数的流程的一部分的流程图。
图14是表示本发明的本实施例1的用于算出燃烧控制中的各参数的流程的另一部分的流程图。
图15是表示本发明的实施例1的燃烧控制中的各参数的算出所使用的映射的图。
图16是表示本发明的实施例的进行基本燃烧控制的情况和进行高负载燃烧控制情况下的燃烧室内的热释放系数的推移的变化的图。
图17是表示在本发明的实施例的高负载燃烧控制中使第3喷射燃料量Spp变化的情况下的内燃机1的热效率与烟的产生量的变化的图。
图18是表示本发明的实施例2的燃烧控制的控制流程的一部分的流程图。
图19是表示本发明的实施例2的燃烧控制的控制流程的另一部分的流程图。
图20是表示本发明的实施例2的燃烧控制的控制流程的另一部分的流程图。
图21是表示本发明的本实施例2的用于算出燃烧控制中的各参数的流程的流程图。
图22是表示本发明的实施例2的燃烧控制中的各参数的算出所使用的映射的图。
附图标记说明
1···内燃机;2···汽缸;3···活塞;5···火花塞;6···燃料喷射阀;7···进气口;8···排气口;9···进气门;10··排气门;20··ECU;21··曲轴位置传感器;22··加速器位置传感器;30··涡轮增压器;30a··压缩机;30b··透平机;71··节气门;72··空气流量计;73··压力传感器;Tp··第1喷射正时;Tm··第2喷射正时;Tpp··第3喷射正时;Ts··点火正时;Di1··第1喷射间隔;Di2··第2喷射间隔;Ds··点火间隔;Sp··第1喷射燃料量;Sm··第2喷射燃料量;Spp··第3喷射燃料量。
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的具体实施方式。本实施例记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要不特别说明,就不是想要将发明的技术范围仅限定于这些记载。
<实施例1>
图1是表示应用本发明的内燃机及其进排气***的概略结构的图。图1所示的内燃机1是具备多个汽缸的4冲程循环的火花点火式内燃机(汽油发动机)。此外,在图1中仅示出了多个汽缸中的1个汽缸。
在内燃机1的各汽缸2中以滑动自如的方式内装有活塞3。活塞3经由连杆4与未图示的输出轴(曲轴)连结。另外,汽缸2的内部与进气口7和排气口8连通。汽缸2内的进气口7的开口端通过进气门9进行开闭。汽缸2内的排气口8的开口端通过排气门10进行开闭。进气门9和排气门10分别被未图示的进气凸轮和排气凸轮驱动而开闭。
而且,在各汽缸2,用于向缸内喷射燃料的燃料喷射阀6配置于在汽缸2内形成的燃烧室的中央顶部,并且能够对从燃料喷射阀6喷射的燃料点火的火花塞5配置于内燃机1的汽缸盖侧。具体而言,燃料喷射阀6如图2所示,具有喷孔6a,以使得能够呈大致放射状向16个方向喷射燃料。而且,火花塞5相对于燃料喷射阀6的相对位置被确定为:从喷孔6a喷射出的燃料喷雾的至少一个通过作为火花塞5的可点火区域的电极间的区域5a,并且能够由区域5a中的电极间产生的火花对该通过的喷雾直接点火。此外,火花塞5以不与进气门9和排气门10的动作干涉的方式位于2个进气门9之间。不过,本发明的点火装置的位置不限于2个进气门之间。
这样构成的火花塞5和燃料喷射阀6能够实现喷雾导向燃烧。即,配置成能够对来自燃料喷射阀6的喷射燃料直接点火的火花塞5和该燃料喷射阀6能够与内燃机1的进气门9的开阀正时和/或活塞3的位置无关地在任意正时对通过区域5a的喷射燃料点火。此外,作为由火花塞对来自燃料喷射阀的喷射燃料直接点火的其他燃烧方式,以往已知空气导向燃烧、壁导向(日文:ウォールガイド)燃烧。在空气导向燃烧中,将来自燃料喷射阀的喷射燃料载于通过进气门的开阀而流入燃烧室内的空气流并运送到火花塞附近,通过该火花塞进行点火。在壁导向燃烧中,利用形成于活塞的顶部的腔室的形状来将喷射燃料运送到火花塞附近,通过该火花塞进行点火。不过,在这些空气导向燃烧、壁导向燃烧中,若进气门的开阀正时、活塞位置不成为预定状态则难以进行燃料喷射、点火。因此,本实施例的喷雾导向燃烧与这些空气导向燃烧、壁导向燃烧相比,能够实现自由度非常高的燃料喷射和点火正时控制。另外,在本实施例中,如图2所示,设为从喷孔6a喷射出的燃料喷雾之一与火花塞5的电极重叠这样的结构。然而,火花塞5的可点火区域不限于该电极间的区域5a,也包括该电极附近的区域。因此,从喷孔6a喷射出的燃料喷雾与火花塞5的电极无需一定重叠。即,火花塞5a无需一定配置在来自喷孔6a的燃料的喷射方向上(喷雾的中心轴上)。即使从喷孔6a喷射出的燃料喷雾偏离火花塞5的电极,只要该燃料喷雾通过可点火区域,则也能够实现以在火花塞5的电极间产生的火花为起点的喷雾导向燃烧。即,在本实施例中,火花塞5相对于燃料喷射阀6的相对位置只要是能够实现喷雾导向燃烧的位置即可,火花塞5也可以配置在偏离来自喷孔6a的燃料的喷射方向上(喷雾的中心轴上)的位置。
在此,返回到图1,进气口7与进气通路70连通。另外,排气口8与排气通路80连通。在进气通路70设置有使用排气的能量对进气进行增压的涡轮增压器30的压缩机30a。在排气通路80设置有涡轮增压器30的透平机30b。此外,在本实施例中,涡轮增压器30相当于本发明中的增压器。不过,本发明的增压器不限于涡轮增压器,例如也可以是使用电动压缩机的增压器或机械增压器(supercharger)。在比压缩机30a靠上游的进气通路70配置有空气流量计72。在比压缩机30a靠下游的进气通路70配置有节气门71。而且,在比节气门71靠下游的进气通路70配置有压力传感器73。该压力传感器73检测由涡轮增压器30增压了的进气的压力(即增压压力)。另一方面,在比透平机30b靠下游的排气通路80配置有用于净化从内燃机1排出的排气的排气净化催化剂81。此外,如后所述,从内燃机1排出的排气的空燃比是比化学计量空燃比高的稀空燃比。因此,作为排气净化催化剂81,可以采用能够进行稀空燃比的排气中的NOx净化的选择还原型的NOx催化剂和/或能够捕集排气中的颗粒状物质(PM)的过滤器。
另外,在内燃机1一并设有电子控制单元(ECU)20。该ECU20是控制内燃机1的运转状态、排气净化装置等的单元。ECU20电连接于空气流量计72、压力传感器73、曲轴位置传感器21以及加速器位置传感器22,各传感器的检测值输入ECU20。因此,ECU20能够掌握由空气流量计72检测的吸入空气量、基于曲轴位置传感器21的检测值算出的内燃机旋转速度以及基于加速器位置传感器22的检测值算出的内燃机负载等内燃机1的运转状态。另外,ECU20能够掌握由压力传感器73检测的进气的压力。另外,ECU20电连接于燃料喷射阀6、火花塞5以及节气门71等,该各要素由ECU20控制。
[基本燃烧控制]
基于图3对在构成为上述那样的内燃机1中执行的基本的燃烧控制即基本燃烧控制进行说明。图3在从图的左侧向右侧进展的时间序列中示意性地示出了与在内燃机1进行的燃烧控制有关的燃料喷射和点火的流程(参照图3(a)的上段)、和与假想通过该燃料喷射和点火而在燃烧室产生的燃烧有关的事项的变迁(参照图3(a)的下段)。另外,图3(b)示出了图3(a)所示的燃料喷射即第1喷射、第2喷射以及点火的时间上的相互关联。此外,图3所示的方式只不过是为了说明本实施例的基本燃烧控制而示意性地表示的方式,不应该解释为将本发明限定为该方式。
在本实施例的基本燃烧控制中,在一个燃烧循环中由燃料喷射阀6执行第1喷射和第2喷射。第1喷射是在压缩行程中执行的燃料喷射。第2喷射是在比第1喷射靠后且比压缩行程上止点(TDC)靠前的正时开始执行的燃料喷射。此外,第2喷射虽然在比TDC靠前的正时开始执行,但也可以使其持续执行到TDC以后。并且,如图3(b)所示,将第1喷射的喷射开始正时(以下,简称作“第1喷射正时”)设为Tp,将第2喷射的喷射开始正时(以下,简称作“第2喷射正时”)设为Tm。另外,将第1喷射正时与第2喷射正时的间隔(Tm-Tp)定义为第1喷射间隔Di1。另外,第1喷射的燃烧作为上述的喷雾导向燃烧而被执行。即,对由通过第1喷射而喷射出的燃料(以下,称作“第1喷射燃料”)形成的预喷雾进行火花塞5的点火。如图3(b)所示,将该点火正时设为Ts,将从开始第1喷射的执行到进行点火为止的间隔(Ts-Tp)定义为点火间隔Ds。
接着,说明本发明的基本燃烧控制的流程。
(1)第1喷射
在基本燃烧控制中,在一个燃烧循环中,首先在压缩行程中的第1喷射正时Tp进行第1喷射。此外,第1喷射正时Tp基于与后述的第2喷射正时Tm的相互关系确定。通过执行第1喷射,如图2所示,从燃料喷射阀6喷射出的第1喷射燃料的预喷雾在燃烧室内通过火花塞5的可点火区域5a。这样,在第1喷射的执行刚开始后,第1喷射燃料的预喷雾未在燃烧室内大范围扩散,借助该喷雾的贯穿力一边在其顶端部卷入周围的空气一边在燃烧室内前进。因此,通过第1喷射燃料的预喷雾而在燃烧室内形成分层混合气。
(2)对第1喷射燃料的点火
然后,在从第1喷射正时Tp经过了预定的点火间隔Ds的点火正时Ts对如上所述分层化了的第1喷射燃料的预喷雾用火花塞5进行点火。如上所述第1喷射燃料被分层化,所以即使该第1喷射燃料量是少量的,火花塞5周围的局部的空燃比也为能够由该点火进行燃烧的空燃比。通过该点火,进行第1喷射燃料的喷雾导向燃烧。换言之,设定点火间隔Ds,以能够进行喷雾导向燃烧。然后,除了由于活塞3的压缩作用产生的压力上升以外,还进行该喷雾导向燃烧,由此可实现燃烧室内的进一步的温度上升。不过,第1喷射燃料中通过该喷雾导向燃烧而燃烧的燃料是一部分,其中的多数燃料未供火花塞5的点火的燃烧,在该点火以后也作为“燃烧剩余燃料”而存在于燃烧室内。其原因在于,在由第1喷射燃料形成的分层混合气中的距离火花塞5的电极间较远的部分,其空燃比高,所以火焰无法传播。不过,由于在燃烧室内通过第1喷射燃料的一部分燃烧,该燃烧剩余燃料暴露于高温气氛。因此,可期待燃烧剩余燃料中的至少一部分成为通过在不至于燃烧的状况下的低温氧化反应而被改性成燃烧性提高了的物性的状态。不过,本发明中的第1喷射燃料的燃烧剩余是指第1喷射燃料的一部分未供火花塞5的点火的燃烧而在该点火以后也以未燃的状态残留在燃烧室内的燃料,并不一定要求该燃烧剩余的燃料成为表示特定的物性的状态。
(3)第2喷射
接着,在从第1喷射正时经过了预定的第1喷射间隔Di1的压缩行程上止点前的第2喷射正时Tm(从火花塞5的点火正时Ts经过了Di1-Ds的时间的正时Tm),开始由燃料喷射阀6进行的第2喷射的执行。此外,在内燃机1中,如后所述第2喷射燃料供自燃和扩散燃烧,贡献于内燃机输出。因此,第2喷射正时Tm设定成通过由内燃机负载等确定的量的第2喷射燃料的燃烧而得到的内燃机输出成为大致最大的正时(以下,称作“适当喷射正时”)。不过,第2喷射燃料的燃烧以通过对第1喷射燃料的预喷雾的点火产生的火焰为火种开始。即,第2喷射正时Tm设定为适当喷射正时,并且第1喷射间隔Di1设定为以通过对预喷雾的点火而产生的火焰为起点开始第2喷射燃料的燃烧。通过这样设定第2喷射正时Tm和第1喷射间隔Di1,从而第1喷射正时Tp一定是确定的。并且,当第2喷射燃料的燃烧开始时,燃烧室内的温度进一步上升。其结果,第1喷射燃料的燃烧剩余和第2喷射燃料在该温度上升当时发生自燃,进一步地这些燃料供扩散燃烧。此时,在如上所述第1喷射燃料的燃烧剩余的燃烧性提高了的情况下,可进一步促进第2喷射的执行开始后的燃料的自燃。
这样,在本实施例的基本燃烧控制中,通过第1喷射、点火以及第2喷射进行如上所述的一系列的燃烧。此外,在本说明书中,将像这样能够实现以通过对第1喷射燃料的预喷雾的点火而产生的火焰为起点的第2喷射燃料的燃烧开始和其后续的第1喷射燃料中的燃烧剩余燃料及第2喷射燃料的自燃以及扩散燃烧的、第1喷射与第2喷射的相互关系称作“第1-第2喷射相互关系”。即,在本实施例的基本燃烧控制中,进行对于第1喷射和对第1喷射燃料的点火具有第1-第2喷射相互关系的第2喷射。
图4是表示进行本实施例的基本燃烧控制时在燃烧室的热释放系数的推移的图。此外,在图4中,示出了内燃机1的内燃机旋转速度为2000rpm时的、与4个不同控制方式L1~L4对应的热释放系数的推移。在这些控制方式L1~L4中,第1喷射正时Tp、第1喷射燃料量(即第1喷射的执行期间)、第2喷射正时Tm以及点火正时Ts相同,但第2喷射燃料量(即第2喷射的执行期间)根据各控制方式而不同。详细而言,第2喷射燃料量为L1>L2>L3>L4。即,图4示出了以相同的第1-第2喷射相互关系成立作为前提条件时的与第2喷射燃料量的增减相应的热释放系数的推移的变化。
在此,图4中以由虚线圈出的Z1的部分表示热释放系数的一次峰值。该一次峰值表示通过第1喷射燃料因点火燃烧而产生的热(即由喷雾导向燃烧产生的热)。在出现该热释放系数的一次峰值的正时,尚未进行第2喷射,燃烧室内存在通过对第1喷射燃料的点火而产生的火焰和未通过该点火燃烧的第1喷射燃料即燃烧剩余燃料。在此,基于图5对第1喷射燃料的燃烧剩余进行说明。图5是对于3个燃烧条件L5~L7分别示出了基本燃烧控制下的第1喷射中的第1喷射燃料量与第1喷射燃料的燃烧效率(以下,称作“第1燃烧效率”)的相互关系的图。具体而言,按照L5、L6、L7的顺序,使作为燃烧条件的第1喷射正时Tp和点火正时Ts以使两正时的间隔即点火间隔Ds恒定的状态依次提前。此外,在图5中,示出了不进行第2喷射而仅进行第1喷射和点火(即仅喷雾导向燃烧)的情况下的上述相互关系。
第1燃烧效率与第1喷射燃料的燃烧剩余率具有以下的式1所示的关联性。即,第1燃烧效率越高,则第1喷射燃料的燃烧剩余率越低。
第1喷射燃料的燃烧剩余率=1-第1燃烧效率···(式1)
在此,根据图5能够看出如下倾向:在第1喷射燃料量恒定的情况下,若使第1喷射正时Tp和点火正时Ts提前(即增大第1喷射间隔Di1),则第1燃烧效率降低,因此燃烧剩余率变高。另外,即使在使第1喷射燃料量变化了的情况下,也能够通过调整第1喷射正时Tp和点火正时Ts的提前量来将第1燃烧效率和燃烧剩余率控制为恒定。这样,在本实施例的基本燃烧控制中,通过调整第1喷射燃料量、第1喷射正时Tp以及点火正时Ts(即第1喷射间隔Di1),能够控制作为形成第1-第2喷射相互关系的要素之一的第1喷射燃料的燃烧剩余率。
在此,返回图4,在比产生热释放系数的一次峰值的正时靠后且压缩行程上止点前的正时Tm,开始第2喷射的执行。此时,如上所述,第2喷射燃料首先以通过对第1喷射燃料的预喷雾的点火而产生的火焰作为火种开始燃烧,之后与第1喷射燃料的燃烧剩余一起自燃,进而供扩散燃烧。其结果,在超过了压缩行程上止点的正时产生作为热释放系数的最大峰值的二次峰值。在此,在图4中,随着第2喷射燃料量的增加(即,随着第2喷射期间变长),热释放系数的二次峰值的值变大,并且二次峰值的产生正时变迟。这意味着第2喷射燃料的燃烧期间随着第2喷射燃料量的增加而变长。由此能够推知,第1喷射燃料的燃烧剩余和第2喷射燃料供扩散燃烧或实质上能够视作与扩散燃烧相同的燃烧。
进一步地,基于图6,对在本实施例的基本燃烧控制中产生的燃料的自燃进行说明。图6示出了在本实施例的基本燃烧控制中,在保持一个燃烧循环中的总燃料喷射量(第1喷射燃料量和第2喷射燃料量的合计)为恒定的状态下、使第1喷射燃料量与第2喷射燃料量的比率变更的2个方式L8、L9各自的、燃烧室内的热产生比率的推移。此外,在图6中,内燃机1的内燃机旋转速度设为2000rpm。另外,L9的方式的第1喷射燃料量的比率比L8的方式的第1喷射燃料量的比率高。即,与L8的方式相比,L9的方式的第1喷射燃料量多,其结果,第1喷射燃料的燃烧剩余量也变多。在该情况下,如图6所示,在L9的方式中,与L8的方式相比,压缩行程上止点后的热释放系数的二次峰值大。而且,在L9的方式中,与L8的方式相比,热释放系数的从二次峰值的下降速度(二次峰值以后的曲线斜率)大。可推知这意味着:在第2喷射开始后的第1喷射燃料的燃烧剩余和第2喷射燃料的燃烧中,与L8的方式相比,在L9的方式中,更加促进了自燃的燃烧(即,通过自燃而燃烧的燃料的比例变高,通过扩散燃烧而燃烧的燃料的比例变低)。由此可认为,第1喷射燃料的燃烧剩余有助于促进第2喷射开始后的燃料的自燃。另外,本发明的发明者确认了:在本实施的基本燃烧控制中,除了第1喷射燃料量以外,调整第1喷射正时Tp和/或点火正时Ts来增多第1喷射燃料的燃烧剩余量时,也可促进第2喷射开始后的燃料的自燃。即,在本实施例的基本燃烧控制中,通过调整与第1喷射和/或点火有关的参数而提高第1喷射燃料的燃烧剩余率,从而能够在第2喷射执行开始后的第1喷射燃料的燃烧剩余和第2喷射燃料的燃烧中促进自燃。
如以上所说明,在本实施例的基本燃烧控制中,通过在由第1喷射和火花塞5的点火实现的喷雾导向燃烧后执行第2喷射,使得产生燃料的自燃和扩散燃烧。因此,可以认为:该基本燃烧控制的燃烧类似于所谓的柴油机式燃烧,或能够视作实质上与柴油机式燃烧相同的燃烧。因此,能够将燃烧室内的混合气的空燃比设为极高的稀空燃比(20~70程度)。另外,为了实现这样的稀空燃比下的燃烧,在本实施例的燃烧控制中,与以往的汽油发动机的燃烧控制(均质化学计量控制)相比,增大节气门71的开度。因此,能够减小内燃机1中的泵气损失。而且,贡献于内燃机输出的燃烧通过自燃和扩散燃烧进行,由此内燃机1中的冷却损失也能够比以往的均质化学计量控制时的冷却损失小。因此,根据本实施例的基本燃烧控制,能够达到以往的汽油发动机的燃烧控制中无法实现的高的热效率。
(关于第1-第2喷射相互关系的说明)
在此,对作为用于使上述那样的第1-第2喷射相互关系成立的技术要素的、第1喷射燃料量及第2喷射燃料量和第1喷射间隔进行详细说明。
如上述那样,第2喷射正时设定成内燃机1的内燃机输出成为大致最大的适当喷射正时。因此,能够通过增加第2喷射燃料量来在某种程度内应对内燃机负载的上升。然而,由于第2喷射在压缩行程上止点附近的燃烧室内的压力非常高时进行,所以从燃料喷射阀6喷射出的燃料喷雾的穿透性小。即,通过第2喷射而喷射出的燃料喷雾难以大范围扩散。因此,若过量增加第2喷射燃料量,则成为在第2喷射燃料的喷雾的周围存在的氧、即供第2喷射燃料的燃烧的氧的量相对于燃料不足的状态,其结果,烟的产生量会增加。另外,在本实施例的基本燃烧控制中,需要在第2喷射开始后产生燃料的自燃,但若第2喷射燃料量过剩地变多,则也会因该第2喷射燃料的气化潜热而导致燃烧室内的温度降低,燃烧变得不稳定。
另一方面,第1喷射在压缩行程中的第1喷射正时Tp进行。因此,也考虑到:若第1喷射燃料因火花塞5的点火而燃烧,则会发挥作用使得妨碍内燃机1的内燃机输出。然而,在通过对第1喷射燃料的预喷雾的点火进行的燃烧中,只要形成成为用于第2喷射燃料的燃烧的火种的火焰即可。因此,如上述那样,在第1喷射燃料中,供点火的燃烧的燃料为其中的一部分。因此,由该第1喷射燃料的喷雾导向燃烧产生的妨碍内燃机输出的作用小。并且,不供通过火花塞5的点火进行的燃烧的第1喷射燃料的燃烧剩余在第2喷射开始后与第2喷射燃料一起供自燃和扩散燃烧,所以贡献于内燃机输出。因此,通过增加第1喷射燃料量并且使其燃烧剩余率上升,也能够在某种程度内应对内燃机负载的上升。
另外,如上所述,本实施例的基本燃烧控制中的第1喷射正时与第2喷射正时的间隔即第1喷射间隔Di1设定为:以通过对第1喷射燃料的预喷雾的点火而产生的火焰为起点开始第2喷射燃料的燃烧。而且,第1喷射间隔Di1通过考虑燃烧整体的热效率、第1喷射燃料的燃烧剩余量以及烟的产生量而确定。
图7是表示本实施例的基本燃烧控制中的、第1喷射间隔Di1与内燃机1的热效率的相互关系的图。该图7示出了在使第1喷射燃料量、第2喷射燃料量以及点火间隔Ds恒定的状态下变更第1喷射间隔Di1的情况下的该相互关系。
在本实施例中,使用1个燃料喷射阀6接着第1喷射执行第2喷射。并且,燃料喷射阀通常由于其机械构造而存在在执行多次喷射时能够采用的喷射间隔的最小值。因此,将由于燃料喷射阀6的机械构造的原因难以实现的第1喷射间隔的区域(Di1比Di1a短的区域)在图7中表示为机械界限区域R1。另外,若越增大第1喷射间隔Di1,则变成在通过对第1喷射燃料的点火而进行的燃烧过程的越靠终端侧的正时执行第2喷射。在该终端侧的正时,处于第1喷射燃料的燃烧将要结束的状态,所以处于难以开始以通过第1喷射燃料的燃烧而产生的火焰为起点的第2喷射燃料的燃烧的状况。因此,若第1喷射间隔Di1过度增大,则有可能会无法使第2喷射燃料燃烧而产生不发火。将这样的产生不发火的可能性高的第1喷射间隔的区域(Di1比Di1b大的区域)在图7中表示为不发火产生区域R2。此外,不发火产生区域R2的下限值(图7所示的Di1b)根据第1喷射燃料量而变化。即,若增加第1喷射燃料量,则通过对该第1喷射燃料的点火而产生的燃烧持续更长的期间。因此,即使使第1喷射间隔Di1更大,也能够使第2喷射燃料燃烧。
根据以上所述,从热效率的观点考虑,作为第1喷射间隔Di1,优选在图7中下限值由Di1a定义且上限值由Di1b定义的范围Rd内采用内燃机1的热效率示出峰值的喷射间隔Di1x。
另外,如上所述,在本实施例的基本燃烧控制中,第2喷射燃料以通过第1喷射燃料的燃烧而产生的火焰作为起点开始其燃烧,与第1喷射燃料的燃烧剩余一起自燃并扩散燃烧。此时,在第2喷射燃料的燃烧初期,通过第1喷射燃料进行燃烧而产生的火焰、第1喷射燃料的燃烧剩余在燃烧室内偏置,所以难以充分促进第2喷射燃料与燃烧室内的空气的混合。因此,若在执行了第2喷射时产生在燃烧室内第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料重叠了的状况,则在它们相重叠的部分,成为存在于该部分的周围的氧即供存在于该部分的燃料的燃烧的氧的量相对于燃料不足的状态,容易产生烟。另外,烟的产生意味着良好的燃烧受到阻碍。因此,存在若烟的产生量增加则热效率降低的倾向。为了抑制这样的烟的产生,需要抑制第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料的重叠。然而,如上述那样,从内燃机1的热效率提高的观点考虑,第2喷射正时设定成压缩行程上止点前的适当喷射正时。因此,为了抑制容易产生烟的状况即第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料的重叠,而优选将第2喷射正时设为适当喷射正时,且调整第1喷射间隔Di1即调整第1喷射正时。
图8是表示在第1喷射燃料量与第2喷射燃料量的合计即总燃料喷射量相同而各自的比率不同的3个方式1~3(参照图8(a))中,将第2喷射正时Tm固定为压缩上止点前的预定正时且使第1喷射正时Tp变化的情况下的、烟的产生量与第1喷射正时Tp的相互关系(参照图8(b))、和热效率与第1喷射正时Tp的相互关系(参照图8(c))的图。此外,在图8所示的各方式中,点火间隔Ds(从第1喷射正时Tp到点火正时Ts为止的时间)均设定为相同。另外,各方式1~3中的第1喷射燃料量与第2喷射燃料量的关系如下。
方式1:第1喷射燃料量=X1第2喷射燃料量=Y1
方式2:第1喷射燃料量=X2第2喷射燃料量=Y2
方式3:第1喷射燃料量=X3第2喷射燃料量=Y3
其中,X1>X2>X3且Y1<Y2<Y3。
在图8(b)中,与方式1对应的烟的产生量的变动由L11表示,与方式2对应的烟的产生量的变动由L12表示,与方式3对应的烟的产生量的变动由L13表示。另外,在图8(c)中,与方式1对应的热效率的变动由L14表示,与方式2对应的热效率的变动由L15表示,与方式3对应的热效率的变动由L16表示。此外,在图8中,与方式1对应的烟和热效率的测定点由圆圈记号表示,与方式2对应的烟和热效率的测定点由三角记号表示,与方式3对应的烟和热效率的测定点由菱形记号表示。而且,各方式的、与热效率的变动中表示最高热效率的第1喷射正时Tp对应的烟和热效率的测定点由涂黑的圆圈记号、三角记号以及菱形记号表示。
在此,着眼于上述涂黑了的测定点对方式从方式3向方式2、方式1变迁的情况进行研究。于是可知,若增加第1喷射燃料量并且使其第1喷射正时Tp提前,则既能够减少或维持烟的产生量(参照图8(b)),又能够将内燃机1的热效率维持在大致最高的状态。即,在将总燃料喷射量设为相同的情况下,若增加第1喷射燃料量,则第2喷射燃料量必然减少。然而,通过伴随于第1喷射燃料量的增加而提前第1喷射正时Tp,则能够增加第1喷射燃料的燃烧剩余量(即,能够提高燃烧剩余率)。认为其原因在于,若第1喷射正时提前,则变成在燃烧室内的压力较低时执行第1喷射,其结果,第1喷射燃料的预喷雾的穿透性变得相对大,所以第1喷射燃料在燃烧室内更容易扩散。即,由于在燃烧室内第1喷射燃料更广地扩散,通过点火而产生的火焰不传播而燃烧剩余的燃料增加。于是,变成更多的燃烧剩余燃料在第2喷射的执行开始后与第2喷射燃料一起供自燃和扩散燃烧。因此,能够通过第1喷射燃料的燃烧剩余的燃烧弥补由于第2喷射燃料量的减少而引起的输出降低。而且,通过在燃烧室内第1喷射燃料更广地扩散,也能够抑制在执行了第2喷射时的第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料的重叠。因此,也能够抑制由于这些燃料的重叠引起的烟的产生。即,通过增加第1喷射燃料量并且使其第1喷射正时Tp提前,既能够将内燃机1的热效率维持为良好并且能够抑制烟的产生量。
此外,根据图8(c),能够理解到:例如在假定为将第1喷射正时Tp固定为在方式3中成为最高热效率的正时Ta并进行了按照方式1~3各自的第1喷射的情况下,随着第1喷射燃料量的增加,烟的产生量增加,另外内燃机1的热效率降低。根据这点也能够理解到:上述的、增加第1喷射燃料量且使第1喷射正时Tp提前的控制是从烟的产生量的抑制和热效率提高的观点考虑有用的控制。
[过渡运转控制]
接着,对本实施例的、使内燃机的内燃机负载变化的过渡运转时的控制进行说明。在内燃机1中,由涡轮增压器30对进气进行增压。并且,若内燃机1的内燃机负载变化,则与之相应地增压压力变化。不过,从内燃机1的燃料喷射量变化到增压压力变化为止会花费某种程度的时间。即,在过渡运转状态下,会产生增压压力的变化相对于燃料喷射量的变化延迟的增压压力的响应延迟。在该增压压力的响应延迟期间,在内燃机1的燃烧室内有可能产生空气量(氧量)相对于燃料量不足或过剩的状态。详细而言,在使内燃机1的内燃机负载增加的加速运转状态下,在增压压力的响应延迟期间中成为实际的增压压力比与目标内燃机负载对应的目标增压压力低的状态。在这样的状态下,与实际的增压压力达到目标增压压力的状态时相比,内燃机1的吸入空气量少。因此,在燃烧室内氧量有时相对于燃料量不足。另一方面,在使内燃机1的内燃机负载减少的减速运转状态下,在增压压力的响应延迟期间中成为实际的增压压力比目标增压压力高的状态。在这样的状态下,与实际的增压压力达到目标增压压力的状态时相比,内燃机1的吸入空气量多。因此,在燃烧室内氧量有时相对于燃料量过剩。
在过渡运转状态下,由于产生上述那样的增压压力的响应延迟,所以若与稳态运转状态(即,实际的增压压力成为与内燃机负载对应的增压压力的运转状态)时同样地执行上述那样的基本燃烧控制,则有时会由于氧量相对于燃料量过量和不足而引起燃烧状态恶化。详细而言,如上所述,第2喷射的燃料喷雾穿透性小,所以第2喷射燃料难以在燃烧室内扩散。因此,在加速运转状态下,在燃烧室内的在执行了第2喷射时形成燃料喷雾的区域,有时难以确保使第2喷射燃料充分燃烧所需的氧量。在该情况下,会招致烟的产生量的增加。另外,如上所述,当执行了第1喷射时,在火花塞5的周围形成预喷雾。此时,在减速运转状态下,在燃烧室内的形成预喷雾的区域的空燃比有时变得过高。在该情况下,由火花塞5对预喷雾进行点火时的点火性降低,所以成为第2喷射燃料的燃烧的起点的火焰的形成变得不稳定。其结果,柴油机式燃烧变得不稳定。因此,在本实施例中,为了改善内燃机1的过渡运转状态下的燃烧状态,在使内燃机负载向目标内燃机负载变化的过渡运转状态下,将一个燃烧循环中第1喷射燃料量相对于该一个燃烧循环中的总燃料喷射量的比例(第1喷射比例)和第2喷射燃料量相对于该总燃料喷射量的比例(第2喷射比例)控制成与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为了相同的情况下的稳态运转状态(即,内燃机1的内燃机负载成为与目标内燃机负载相同的内燃机负载且实际的增压压力成为与对应于目标内燃机负载的目标增压压力相同的增压压力的运转状态)下的第1喷射比例和第2喷射比例不同的值。此外,以下将稳态运转状态下的第1喷射比例称作“基准第1喷射比例”,将稳态运转状态下的第2喷射比例称作“基准第2喷射比例”。
图9、10表示内燃机1的过渡运转时的、内燃机负载、一个燃烧循环中的总燃料喷射量、第1喷射燃料量、第2喷射燃料量、第1喷射正时、第2喷射正时以及增压压力的推移的时间图。图9表示加速运转时的各值的推移。图10表示减速运转时的各值的推移。另外,在图9、10的(a)中,线Lq表示内燃机1的内燃机负载的推移。在图9、10的(b)中,线La表示一个燃烧循环中的总燃料喷射量的推移,线Lp表示第1喷射燃料量的推移,线Lm表示第2喷射燃料量的推移。在图9、10的(c)中,线Ltp表示第1喷射正时的推移,线Ltm表示第2喷射正时的推移。在图9、10的(d)中,线Lpin表示增压压力的推移。
在图9中,在T1所示的正时内燃机1的内燃机负载增加到目标内燃机负载Qet。即,从正时T1起内燃机1的运转状态成为加速运转状态。并且,在正时T1,一个燃烧循环中的总燃料喷射量增加到与目标内燃机负载Qet对应的目标总燃料喷射量Sat。另外,虽然增压压力因内燃机1的运转状态成为加速运转状态而上升,但如上所述增压压力的变化发生响应延迟。因此,实际的增压压力上升到与目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力Pint是在图9中T2所示的正时。即,如图9(d)所示,在从正时T1到正时T2为止的增压压力的响应延迟期间dT1中,为实际的增压压力比目标增压压力Pint低的状态。
在此,将基于目标总燃料喷射量Sat确定的第1喷射燃料量和第2喷射燃料量各自的基准值称作“基准第1喷射燃料量”和“基准第2喷射燃料量”。基准第1喷射燃料量和基准第2喷射燃料量是以内燃机1的运转状态为稳态运转状态、即实际的增压压力成为与内燃机负载对应的增压压力为前提而确定的值。在图9(b)中,由Spb表示与目标总燃料喷射量Sat对应的基准第1燃料喷射量,由Smb表示与目标总燃料喷射量Sat对应的基准第2燃料喷射量。
如上所述,在从正时T1到正时T2为止的增压压力的响应延迟期间dT1,进气的实际的增压压力比目标增压压力Pint低。因此,在该响应延迟期间dT1中,在燃烧室内成为氧量相对于燃料量不足的状态。因此,在响应延迟期间dT1中,若将第2喷射燃料量控制成基准第2喷射燃料量Smb,则在形成第2喷射燃料的喷雾的区域,难以确保使第2喷射燃料充分燃烧所需的氧量,招致烟的产生量的增加。
因此,在本实施例中,如图9(b)所示,在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间dT1,对相对于目标总燃料喷射量Sat的第1喷射燃料量和第2喷射燃料量进行修正。详细而言,在增压压力的响应延迟期间dT1,使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量Spb增加并且使第2喷射燃料量比基准第2喷射燃料量Smb减少。即,在增压压力的响应延迟期间dT1,和内燃机1的内燃机负载与目标内燃机负载Qet相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第1喷射比例增加并且使第2喷射比例减少(即,使第1喷射比例比将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的基准第1喷射比例增加,使第2喷射比例比将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的基准第2喷射比例减少。)。由此,在增压压力的响应延迟期间dT1,在执行了第2喷射时使第2喷射燃料燃烧所需的氧量变少。因此,能够抑制第2喷射燃料的燃烧所需的氧量不足。因此,能够抑制烟的产生量。
此外,若第1喷射燃料量增加,则第1喷射燃料的燃烧剩余量增加。但是,第1喷射燃料的燃烧剩余,比在第2喷射正时在燃烧室内形成第2喷射燃料的喷雾的区域扩散到更广的范围。因此,第2喷射正时以后的第1喷射燃料的燃烧剩余的燃烧能够使用存在于燃烧室内的更广范围的氧。因此,即使在燃烧室内的氧量少的增压压力的响应延迟期间dT1中,也能够充分确保使第1喷射燃料的燃烧剩余通过自燃或扩散燃烧而燃烧所需的量的氧。因而,即使在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间dT1中,使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量增加,也难以招致烟的产生量的增加。
另外,在本实施例的基本燃烧控制中,以第2喷射正时成为上述那样的适当喷射正时且第1喷射正时与第2喷射正时的间隔成为上述那样的第1喷射间隔的方式确定第1喷射正时和第2喷射正时。在此,将与基准第1喷射燃料量和基准第2喷射燃料量对应的、第1喷射正时和第2喷射正时各自的基准值分别称作“基准第1喷射正时”和“基准第2喷射正时”。基准第1喷射正时和基准第2喷射正时是以内燃机的运转状态为稳态运转状态、即实际的增压压力成为与内燃机负载对应的增压压力作为前提而确定的值。在图9(c)中,由Tpb表示与基准第1喷射燃料量Spb对应的基准第1燃料正时,由Tmb表示与基准第2喷射燃料量Smb对应的基准第2燃料正时。
并且,在本实施例中,如图9(c)所示,在对第1喷射燃料量和第2喷射燃料量进行修正的增压压力的响应延迟期间dT1,也一并对第1喷射正时和第2喷射正时进行修正。详细而言,在增压压力的响应延迟期间dT1,使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量Spb增加,并且使第1喷射正时比基准第1喷射正时Tpb提前。即,在增压压力的响应延迟期间dT1,和内燃机1的内燃机负载与目标内燃机负载Qet相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第1喷射正时提前。此时,将第1喷射正时相对于基准第1喷射正时Tpb的提前量设为与第1喷射燃料量相对于基准第1喷射燃料量Spb的增加量相应的量。此外,在使第1喷射正时提前的情况下,为了将点火间隔维持为最适值,也使火花塞5的点火正时提前。
如上所述,使第1喷射正时越提前,则第1喷射燃料在燃烧室内越容易扩散,所以第1喷射燃料的燃烧剩余率越高。并且,在加速运转状态下的响应延迟期间dT1,由于进气的实际的增压压力比目标增压压力Pint低,所以与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比,缸内压力变低。因此,通过使第1喷射正时提前而实现的该效果变得更显著。因此,通过在使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量Spb增加时使第1喷射正时比基准第1喷射正时Tpb提前,能够使第1喷射燃料的燃烧剩余量进一步增加。并且,如上所述,第2喷射正时以后的第1喷射燃料的燃烧剩余的燃烧能够使用存在于燃烧室内的更广范围的氧。因此,通过使第1喷射燃料的燃烧剩余量增加,在燃烧室内的氧量少的增压压力的响应延迟期间dT1,能够更有效地将该燃烧室内的氧用于燃料的燃烧。因此,能够进一步抑制烟的产生量。而且,也能够抑制与第1喷射燃料的增加相伴的热效率的降低。
另外,在增压压力的响应延迟期间dT1,使第2喷射燃料量比基准第2喷射燃料量Smb减少,并且使第2喷射正时比基准第2喷射正时Tmb延迟。即,在增压压力的响应延迟期间dT1,和内燃机1的内燃机负载与目标内燃机负载Qet相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第2喷射正时延迟。此时,将第2喷射正时相对于基准第2喷射正时Tmb的延迟量设为与第2喷射燃料量相对于基准第2喷射燃料量Smb的减少量相应的量。
在增压压力的响应延迟期间dT1,由于内燃机1的吸入空气量少,所以第2喷射后的燃烧室内的空燃比与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比低。因此,在第2喷射后容易产生爆燃。此时,通过如上所述使第2喷射正时延迟,能够抑制爆燃的产生。而且,通过与第2喷射燃料量的减少量相应地延迟第2喷射正时,能够将第2喷射正时维持为适当喷射正时。
此外,即使在增压压力的响应延迟期间dT1,将第1喷射正时和第2喷射正时分别控制成基准第1喷射正时Tpb和基准第2喷射正时Tmb、并且进行上述的第1喷射燃料量和第2喷射燃料量的修正的情况下,也能够在某种程度上抑制烟的产生量。即,增压压力的响应延迟期间dT1中的第1喷射正时和第2喷射正时的修正不是抑制烟的产生量所必需的控制。
另一方面,在图10中,在T3所示的正时内燃机1的内燃机负载减少到目标内燃机负载Qet。即,从正时T3起内燃机1的运转状态成为减速运转状态。并且,在正时T3,一个燃烧循环中的总燃料喷射量减少到与目标内燃机负载Qet对应的目标总燃料喷射量Sat。另外,由于内燃机1的运转状态成为减速运转状态,从而增压压力降低。此时,由于增压压力的变化发生响应延迟,所以实际的增压压力降低到与目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力Pint是在图10中T4所示的正时。即,如图10(d)所示,在从正时T3到正时T4为止的增压压力的响应延迟期间dT2,成为实际的增压压力比目标增压压力高的状态。
在此,在图10(b)中,同样地,由Spb表示与目标总燃料喷射量Sat对应的基准第1燃料喷射量,由Smb表示与目标总燃料喷射量Sat对应的基准第2燃料喷射量。另外,在图10(c)中,同样地,由Tpb表示与基准第1喷射燃料量Spb对应的基准第1燃料正时,由Tmb表示与基准第2喷射燃料量Smb对应的基准第2燃料正时。
如上所述,在从正时T3到正时T4为止的增压压力的响应延迟期间dT2,进气的实际的增压压力比目标增压压力Pint高。因此,在该响应延迟期间dT2中,在燃烧室内成为氧量相对于燃料量过剩的状态。因此,在响应延迟期间dT2中,若将第1喷射燃料量控制成基准第1喷射燃料量Spb,则在形成预喷雾的区域空燃比过剩地变高,所以由火花塞5对预喷雾进行点火时的点火性降低,成为第2喷射燃料的燃烧的起点的火焰的形成变得不稳定。
因此,在本实施例中,如图10(b)所示,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间dT2,对相对于目标总燃料喷射量的第1喷射燃料量和第2喷射燃料量进行修正。详细而言,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间dT2,也与加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间同样地,使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量Spb增加并且使第2喷射燃料量比基准第2喷射燃料量Smb减少。即,在增压压力的响应延迟期间dT2,同样地,和内燃机1的内燃机负载与目标内燃机负载Qet相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第1喷射比例增加并且使第2喷射比例减少(即,使第1喷射比例比将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的基准第1喷射比例增加,使第2喷射比例比将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的基准第2喷射比例减少。)。由此,在增压压力的响应延迟期间dT2,在执行了第1喷射时存在于火花塞5的周围的燃料量增加。因此,能够抑制形成预喷雾的区域中的空燃比过剩地变高。由此,能够提高进行由火花塞5对预喷雾的点火时的点火性,所以能够稳定地形成作为第2喷射燃料的燃烧的起点的火焰。其结果,能够提高柴油机式燃烧的稳定性。
另外,在本实施例中,如图10(c)所示,在对第1喷射燃料量和第2喷射燃料量进行修正的增压压力的响应延迟期间dT2,也一并对第1喷射正时和第2喷射正时进行修正。详细而言,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间dT2,也与加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间同样地,使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量增加并且使第1喷射正时比基准第1喷射正时Tpb提前。即,在增压压力的响应延迟期间dT2,也同样,和内燃机1的内燃机负载与目标内燃机负载Qet相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第1喷射正时提前。此时,将第1喷射正时相对于基准第1喷射正时Tpb的提前量设为与第1喷射燃料量相对于基准第1喷射燃料量Spb的增加量相应的量。另外,在使第1喷射正时提前了的情况下,为了将点火间隔维持为最适值,也使火花塞5的点火正时提前。
在减速运转状态下的响应延迟期间dT2,进气的实际的增压压力变得比目标增压压力Pint高,所以与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比,缸内压力高。因此,在该响应延迟期间dT2,在同一喷射正时的燃料喷雾的穿透性与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比小。因此,若在该响应延迟期间dT2将第1喷射正时控制成基准第1喷射正时Tpb,则从燃料喷射阀6喷射出的预喷雾有可能难以到达火花塞5。若预喷雾难以到达火花塞5,则预喷雾的点火性降低。此时若使第1喷射正时比基准第1喷射正时Tpb提前,则预喷雾的穿透性变大,所以该预喷雾容易到达火花塞5。因此,通过在使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量Spb增加时使第1喷射正时比基准第1喷射正时Tpb提前,能够进一步提高预喷雾的点火性。另外,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间dT2将第1喷射正时控制成基准第1喷射正时tpb的状态下由火花塞5的点火将预喷雾点火了的情况下,会成为缸内压力变高、第1喷射燃料难以扩散的状态,所以通过火焰传播而燃烧的第1喷射燃料的量有可能过剩地增加。在该情况下,虽然增压压力的响应延迟期间dT2中的预喷雾的点火性提高,但第1喷射燃料的燃烧会过多地消耗存在于火花塞5附近的氧。其结果,在进行第2喷射时供第2喷射燃料的燃烧的氧不足,从而烟的生成量增加。若此时使第1喷射正时比基准第1喷射正时Tpb提前,则第1喷射燃料容易扩散,所以能够抑制通过火焰传播而燃烧的第1喷射燃料的量过多地增加。即,能够抑制火花塞5附近的氧被第1喷射燃料的燃烧过多地消耗。因此,通过在使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量Spb增加时使第1喷射正时比基准第1喷射正时Tpb提前,能够提高进行对预喷雾的点火时的点火性,并且能够抑制烟的生成量。
另外,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间dT2,也与加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间同样地,使第2喷射燃料量比基准第2喷射燃料量Smb减少,并且使第2喷射正时比基准第2喷射正时Tmb延迟。即,在增压压力的响应延迟期间dT2,和内燃机1的内燃机负载与目标内燃机负载Qet相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第2喷射正时延迟。此时,将第2喷射正时相对于基准第2喷射正时Tmb的延迟量设为与第2喷射燃料量相对于基准第2喷射燃料量Smb的减少量相应的量。由此,能够将第2喷射正时维持为适当喷射正时。
此外,即使在增压压力的响应延迟期间dT2,将第1喷射正时和第2喷射正时分别控制成基准第1喷射正时Tpb和基准第2喷射正时Tmb、并且进行上述的第1喷射燃料量和第2喷射燃料量的修正情况下,也能够得到由火花塞5对预喷雾进行点火时的点火性提高这样的效果。即,增压压力的响应延迟期间dT2中的第1喷射正时和第2喷射正时的修正不是使进行对预喷雾的点火时的点火性提高所必需的控制。
另外,在过渡运转状态下的增压压力的响应延迟期间,也可以仅进行上述那样的第1喷射正时的修正和第2喷射正时的修正中的任一方的修正。另外,在如上述那样对第1喷射正时和第2喷射正时的双方或任一方进行了修正的情况下,与将这些正时分别设为基准第1喷射正时和基准第2喷射正时的情况相比,两者的间隔变大。不过,在对第1喷射正时和第2喷射正时双方或任一方进行修正时,为了维持本实施例的燃烧方式,在两者的间隔成为以通过对预喷雾的点火而产生的火焰为起点开始第2喷射燃料的燃烧的间隔的范围内修正。
另外,在图9中,在内燃机1的内燃机负载增加到目标内燃机负载Qet的正时T1,一个燃烧循环中的总燃料喷射量立即增加到目标总燃料喷射量Sat。另外,在图10中,在内燃机1的内燃机负载减少到目标内燃机负载Qet的正时T3,一个燃烧循环中的总燃料喷射量立即减少到目标总燃料喷射量Sat。然而,在过渡运转状态下,也可以使一个燃烧循环中的总燃料喷射量逐渐变化。即,在加速运转状态下,也可以在所要求的内燃机负载增加后(即,车辆的加速器开度增大后),使一个燃烧循环中的总燃料喷射量在某种程度的时间内逐渐增加到目标总喷射量。另外,在减速运转状态下,也可以在所要求的内燃机负载减少后(即,在车辆的加速器开度减少后)使一个燃烧循环中的总燃料喷射量在某种程度的时间内逐渐减少到目标总喷射量。不过,即使在这样的情况下,增压压力的变化也会相对于燃料喷射量的变化发生响应延迟。因此,在这样的情况下,也能够通过在过渡运转状态下进行上述那样的第1喷射比例和第2喷射比例的修正来改善燃烧状态。此外,在过渡运转状态下使一个燃烧循环中的总燃料喷射量逐渐变化的情况下,以与在该过渡运转中的各个正时的一个燃烧循环中的总燃料喷射量对应的基准第1喷射燃料量和基准第2喷射燃料量作为基准来进行第1喷射燃料的增加修正和第2喷射燃料的减少修正。
[燃烧控制流程]
接着,基于图11~14对本实施例的燃烧控制的控制流程进行说明。图11、12是表示本实施例的燃烧控制的控制流程的流程图。另外,图13、14是表示用于算出本实施例的燃烧控制中的各参数的基准值、即基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb以及基准点火正时Tsb的流程的流程图。这些流程预先存储于ECU20,在内燃机1工作期间,通过执行存储于ECU20的控制程序而以预定的间隔反复执行上述流程。
另外,图15示出了在本实施例的燃烧控制中负载对应喷射量(与内燃机1的内燃机负载对应的燃料喷射量)S0、基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb以及基准点火正时Tsb的算出所使用的映射的一例。在图15的上段(a),由线L20表示内燃机1的内燃机负载与负载对应喷射量S0的相互关系,由线L21表示该内燃机负载与基准第1喷射燃料量Spb的相互关系,由线L22表示该内燃机负载与基准第2喷射燃料量Smb的相互关系。另外,在图15(a)中,由M1表示未通过在进行了火花塞5的点火时产生的火焰传播进行燃烧而燃烧剩余的第1喷射燃料的燃烧剩余量。另外,在图15(a)中,S1表示与作为运转区域R3(以下,称作“低负载区域R3”)与R4(以下,称作“中负载区域R4”)的分界的内燃机负载对应的负载对应喷射量(以下,将该燃料喷射量称作“第1预定量S1”)。另外,S2(>S1)表示与作为中负载区域R4与运转区域R5(以下,称作“高负载区域R5”)的分界的内燃机负载对应的负载对应喷射量(以下,将该燃料喷射量称作“第2预定量S2”)。
另外,在图15的下段(b)中,由线L31表示内燃机1的内燃机负载与基准第1喷射正时Tpb的相互关系,由线L30表示该内燃机负载与基准点火正时Tsb的相互关系,由线L32表示该内燃机负载与基准第2喷射正时Tmb的相互关系。并且,线L31与线L32的间隔表示第1喷射间隔Di1,线L31与线L30的间隔表示点火间隔Ds。此外,图15(b)的纵轴表示以压缩行程上止点作为基准的曲轴角(BTDC),其值越大则意味压缩行程中越早的正时。
在图11所示的燃烧控制的控制流程中,首先在S101中基于加速器位置传感器22的检测值算出内燃机1的目标内燃机负载Qet。接着,在S102中基于由S101算出的目标内燃机负载Qet算出负载对应喷射量S0。具体而言,利用图15(a)中线L20所示的映射,算出与目标内燃机负载Qet相应的负载对应喷射量S0。此外,在本实施例中,如线L20所示,以负载对应喷射量S0随着目标内燃机负载增加而变大的方式将两者的相互关系记录在映射上。接着,在S103中,依据图13、14所示的流程,算出与目标内燃机负载Qet对应的基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb以及基准点火正时Tsb。
在图13所示的流程中,首先在S201中利用图15(b)中线L32所示的映射来确定与目标内燃机负载Qet对应的基准第2喷射正时Tmb。如上所述,为了提高内燃机1的热效率,基准第2喷射正时Tmb设定成压缩行程上止点前的适当喷射正时。此外,该内燃机1中的适当喷射正时预先通过实验针对每个内燃机负载而测定,基于该测定结果形成线L32所示的映射。此外,基准第2喷射正时Tmb在到某种程度的内燃机负载为止的范围内随着该内燃机负载增大而逐渐提前。不过,在高负载区域R5(负载对应喷射量成为S2以上的区域),该提前量维持为上限值。其原因在于,第2喷射的适当喷射正时根据第2喷射燃料量而确定,如后所述,在高负载区域R5,基准第2喷射燃料量Smb固定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax。
接着,在S202中判别由图11所示的流程的S102算出的负载对应喷射量S0是否为第1预定量S1以下、即内燃机1的目标内燃机负载Qet是否属于低负载区域R3。在此,低负载区域R3作为如下运转区域而设定:由于燃料喷射量较少,所以即使对于内燃机负载的增加而通过仅增加第2喷射燃料量来应对,烟的产生量增加、或燃烧因第2喷射燃料的气化潜热而变得不稳定的可能性也低的区域。在S202中,若判定为是则接下来执行S203的处理,若判定为否则接下来执行S207的处理。
在S202中判定为是的情况下,即负载对应喷射量S0为第1预定量S1以下的情况下(内燃机1的内燃机负载属于低负载区域R3的情况下),在S203中利用图15(a)中线L21所示的映射而将基准第1喷射燃料量Spb确定为最小基准第1喷射燃料量Spbmin。在此,最小基准第1喷射燃料量Spbmin为能够形成成为在执行了第2喷射时用于第2喷射燃料的燃烧开始的火种的火焰的基准第1喷射燃料量的下限值。在此,若增多第1喷射燃料量,则通过火花塞5的点火而进行的燃烧(即喷雾导向燃烧)容易被促进,所以第1喷射燃料中的燃烧剩余率有可能降低,但通过将基准第1喷射燃料量Spb设为最小基准第1喷射燃料量Spbmin,能够尽量提高该燃烧剩余率。因此,在低负载区域R3,通过将基准第1喷射燃料量Spb设为最小基准第1喷射燃料量Spbmin,能够确保稳定的燃烧且实现高的热效率。此外,如上述,在低负载区域R3,通过仅增加第2喷射燃料量Sm来应对内燃机负载的增加,所以如图15(a)中线L21所示,在该低负载区域R3,基准第1喷射燃料量Spb固定为最小基准第1喷射燃料量Spbmin。
接着,在S204中利用图15(b)中线L31所示的映射来确定基准第1喷射正时Tpb。在此,相对于由S201确定的基准第2喷射正时Tmb,以确保在第1喷射燃料量为最小基准第1喷射燃料量Spbmin的情况下热效率为优良的状态的第1喷射间隔Di1的方式,确定基准第1喷射正时Tpb。此外,如上述那样,在低负载区域R3,基准第1喷射燃料量Spb固定为最小基准第1喷射燃料量Spbmin。因此,在低负载区域R3,第1喷射间隔Di1也维持为恒定。因此,在低负载区域R3,在基准第2喷射正时Tmb因内燃机负载变动而变动了的情况下,基准第1喷射正时Tpb也与该基准第2喷射正时Tmb的变动连动而变动。
接着,在S205中利用图15(b)中线L30所示的映射来确定基准点火正时Tsb。如图15(b)所示,将基准第1喷射正时Tpb与基准点火正时Tsb的间隔即点火间隔Ds维持为恒定。因此,在低负载区域R3,在基准第1喷射正时Tpb与基准第2喷射正时Tmb的变动连动而变动的情况下,基准点火正时Tsb也与该变动连动而变动。
接着,在S206中利用图15(a)中线L22所示的映射来确定基准第2喷射燃料量Smb。此外,在低负载区域R3,由线L20所示的负载对应喷射量S0与基准第2喷射燃料量Smb的相互关系按照以下的式2。
Smb=S0-Spb×α···(式2)
α:第1喷射燃料的燃烧剩余率
如上所述,在本实施例的基本燃烧控制中,第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料一起供自燃并扩散燃烧从而贡献于内燃机输出。因此,站在贡献于内燃机输出这样的观点,第1喷射燃料的一部分即其燃烧剩余可以说与第2喷射燃料是同等的。因此,通过预先通过实验等求出表示第1喷射燃料的燃烧剩余率的系数α,按照考虑了该系数α的上述式2算出基准第2喷射燃料量Smb,能够求出适当的基准第2喷射燃料量Smb。此外,第1喷射燃料的燃烧剩余率根据点火间隔Ds和第1喷射间隔Di1而变化。因此,系数α是基于这些因素而确定的值。并且,在低负载区域R3,点火间隔Ds和第1喷射间隔Di1均恒定,所以上述式2中的系数α也为恒定值。另外,在低负载区域R3,由于上述理由,基准第1喷射燃料量Spb固定为最小基准第1喷射燃料量Spbmin,所以在上述式2中Spb=Spbmin。另外,在相对于第1喷射燃料量而言通过火花塞5的点火而燃烧的那部分燃料量(即通过喷雾导向燃烧而燃烧的那部分燃料量)非常少的情况下,在控制上也可以设为系数α=1。在该情况下,设为负载对应喷射量S0=目标总燃料喷射量(与目标内燃机负载Qet对应的一个燃烧循环中的总燃料喷射量)来进行控制。
低负载区域R3中与第1喷射、第2喷射以及点火有关的各参数的基准值如上述那样确定。此外,在内燃机1的运转状态在该低负载区域R3中成为稳态运转状态的情况(即,实际的增压压力成为与目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力的情况)下,若将第1喷射燃料量、第2喷射燃料量、第1喷射正时、第2喷射正时以及点火正时分别设为如上述那样确定的基准值而执行燃烧控制,则在对第1喷射燃料的预喷雾的点火后生成图15(a)中M1所示的量的第1喷射燃料的燃烧剩余。如上所述,在低负载区域R3,基准第1喷射燃料量Spb固定为最小基准第1喷射燃料量Spbmin,点火间隔Ds和第1喷射间隔Di1也恒定,所以第1喷射燃料的燃烧剩余量也大致恒定。
另一方面,在S202中判定为否的情况下,即负载对应喷射量S0为比第1预定量S1大的情况下,在S207中判别图11所示的流程的S102所算出的负载对应喷射量S0是否为第2预定量S2以下、即内燃机1的目标内燃机负载Qet是否属于中负载区域R4。在此,中负载区域R4作为如下运转区域而设定:在通过仅增加第2喷射燃料量来应对内燃机负载的增加的情况下,烟的产生量增加、或者燃烧因第2喷射燃料的气化潜热而变得不稳定的可能性高的区域。因此,在中负载区域R4,通过不仅第2喷射燃料量增加而且第1喷射燃料量也增加来应对内燃机负载的增加。并且,第2预定量S2设定为与从烟的产生量和燃烧稳定性的观点考虑基准第2喷射燃料量成为上限值(最大基准第2喷射燃料量Smbmax)的内燃机负载、即在适当喷射正时能够喷射的燃料成为上限值的内燃机负载对应的燃料喷射量。在S207中,若判定为是则接下来执行S208的处理,若判定为否则接下来执行S212的处理。
在S207中判定为是的情况、即负载对应喷射量S0比第1预定量S1多且为第2预定量S2以下的情况(内燃机1的内燃机负载属于中负载区域R4的情况)下,在S208中利用图15(a)中线L21所示的映射确定基准第1喷射燃料量Spb。此时,内燃机1的内燃机负载越高,则基准第1喷射燃料量Spb增加得越多。接着,在S209中利用图15(b)中线L31所示的映射来确定基准第1喷射正时Tpb。在此,若即使基准第1喷射燃料量Spb随着内燃机1的内燃机负载的上升而增加,基准第1喷射正时Tpb与基准第2喷射正时Tmb的间隔即第1喷射间隔Di1也固定,则在将第1喷射燃料量设为基准第1喷射燃料量Spb而进行第1喷射的情况下,基准第1喷射燃料量Spb越多,则在执行第2喷射时第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料越容易重叠,烟的产生量会增加。因此,在S209中,以内燃机1的内燃机负载越高则第1喷射间隔Di1越大的方式使基准第1喷射正时Tpb提前。即,在中负载区域R4,基准第1喷射正时Tpb提前与基准第2喷射正时Tmb的提前量连动的提前量以上,内燃机负载越高,则该提前量越大。通过像这样控制基准第1喷射正时Tpb,从而即使因基准第1喷射燃料量Spb增加而其燃烧剩余量变多,也能够抑制第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料的重叠。其结果,能够抑制因这些燃料的重叠引起的烟的产生量。另外,即使第1喷射燃料的燃烧剩余与内燃机负载的上升相应地增加,如上所述,该燃烧剩余也通过供第2喷射的执行开始后的燃烧而贡献于内燃机输出,所以能够将内燃机1的热效率维持得高。
接着,在S210中,利用图15(b)中线L30所示的映射确定基准点火正时Tsb。如图15(b)所示,在中负载区域R4,基准第1喷射正时Tpb与基准点火正时Tsb的间隔即点火间隔Ds也维持为恒定。因此,在基准第1喷射正时Tpb随着内燃机负载的上升而提前与基准第2喷射正时Tmb的提前量连动的提前量以上的情况下,基准点火正时Tsb也以与基准第1喷射正时Tpb相同的程度提前。
接着,在S211中,利用图15(a)中线L22所示的映射确定基准第2喷射燃料量Smb。此外,在中负载区域R4,也与低负载区域R3同样地,线L22所示的负载对应喷射量S0与基准第2喷射燃料量Smb的相互关系按照上述式2。由此,与S206的处理同样地,能够在考虑了本实施例的基本燃烧控制的特征的基础上确定基准第2喷射燃料量Smb。此外,如上所述,在中负载区域R4,基准第1喷射燃料量Spb随着内燃机负载的上升而增加。因此,中负载区域R4中的基准第2喷射燃料量Smb的增加比率(基准第2喷射燃料量Smb的增加量相对于内燃机负载的上升量的比率)比基准第1喷射燃料量Spb固定的低负载区域R3中的基准第2喷射燃料量Smb的增加比率小。由此,能够抑制由于第2喷射燃料量的增加引起的烟的产生量的增加、由于第2喷射燃料的气化潜热的增加引起的不发火的产生。
中负载区域R4与第1喷射、第2喷射以及点火有关的各参数的基准值如上述那样确定。此外,在内燃机1的运转状态在该中负载区域R4中成为稳态运转状态的情况(即,实际的增压压力成为与目标内燃机负载Qet对应的增压压力的情况)下,若将第1喷射燃料量、第2喷射燃料量、第1喷射正时、第2喷射正时以及点火正时分别设为如上述那样确定的基准值而执行燃烧控制,则在对第1喷射燃料的预喷雾的点火后会生成图15(a)中M1所示的量的第1喷射燃料的燃烧剩余。如上所述,在中负载区域R4,随着内燃机负载的上升,使基准第1喷射燃料量Spb增加,并且一边将点火间隔Ds维持为恒定的状态一边提前基准第1喷射正时Tpb和基准点火正时Tsbs。其结果,第1喷射燃料的燃烧剩余量与内燃机负载的上升相应地增加。
另一方面,在S207中判定为否的情况即负载对应喷射量S0比第2预定量S2大的情况下,内燃机1的内燃机负载属于高负载区域R5。如上所述,第2预定量S2设定为与从烟的产生量和燃烧稳定性的观点考虑基准第2喷射燃料量Smb成为上限值的内燃机负载对应的燃料喷射量。因此,高负载区域R5设定为,通过仅增加基准第1喷射燃料量Spb来应对内燃机负载的增加的运转区域。
并且,在S207中判定为否的情况下,在S212中利用图15(a)中线L22所示的映射将基准第2喷射燃料量Smb确定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax。在此,最大基准第2喷射燃料量Smbmax为能够将烟的产生量抑制在容许范围内并且能够确保稳定的燃烧(能够抑制由于第2喷射燃料的气化潜热引起的不发火的产生)的基准第2喷射燃料量的上限值。如图15(a)中线L22所示,在高负载区域R5,基准第2喷射燃料量Smb固定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax。
接着,在S213中,利用图15(a)中线L21所示的映射确定基准第1喷射燃料量Spb。此外,在高负载区域R5中,线L21所示的负载对应喷射量S0与基准第1喷射燃料量Spb的相互关系按照以下的式3。
Spb=(S0-Smb)/α···(式3)
此外,α,与式2同样地,为第1喷射燃料的燃烧剩余率。通过按照上述式3,能够在考虑了本实施例的基本燃烧控制的特征的基础上确定基准第1喷射燃料量Spb。此外,在高负载区域R5,由于上述理由,基准第2喷射燃料量Smb固定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax,所以在上述式3中Smb=Smbmax。另外,在高负载区域R5,由于基准第2喷射燃料量Smb固定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax,所以基准第1喷射燃料量Spb的增加比率(基准第1喷射燃料量Spb的增加量相对于内燃机负载的上升量的比率)比与内燃机负载的上升对应地基准第2喷射燃料量Smb也增加的中负载区域R4中的基准第1喷射燃料量Spb的增加比率大。
接着,在S214中,利用图15(b)中线L31所示的映射确定基准第1喷射正时Tpb。在此,在高负载区域R5,由于基准第2喷射燃料量Smb固定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax,所以在S202中确定的基准第2喷射正时Tmb也固定。另一方面,如上述那样,在高负载区域R5中基准第1喷射燃料量Spb的增加比率比中负载区域R4中的基准第1喷射燃料量Spb的增加比率大。因此,在高负载区域R5,为了抑制执行了第2喷射时的第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料重叠,需要使第1喷射间隔Di1比中负载区域R4中的第1喷射间隔Di1大,并且也需要使第1喷射间隔Di1的增加比率(第1喷射间隔Di1的增加量相对于内燃机负载的上升量的比率)比中负载区域R4中的第1喷射间隔Di1的增加比率大。因此,在S214中,以内燃机1的内燃机负载越高则第1喷射间隔Di1越大的方式使基准第1喷射正时Tpb提前。并且,此时的基准第1喷射正时Tpb的提前比率(基准第1喷射正时Tpb的提前量相对于内燃机负载的上升量的比率)比中负载区域R4中的基准第1喷射正时Tpb的提前比率大。通过像这样确定基准第1喷射正时Tpb,从而即使通过仅增加第1喷射燃料量来应对内燃机负载的增加而由此第1喷射燃料的燃烧剩余量变多,也能够抑制第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料的重叠。其结果,能够抑制由于这些燃料的重叠引起的烟的产生量。另外,即使第1喷射燃料的燃烧剩余与内燃机负载的上升相应地增加,如上所述,该燃烧剩余也通过供第2喷射的执行开始后的燃烧而贡献于内燃机输出,所以能够将内燃机1的热效率维持得高。
接着,在S215中,利用图15(b)中线L30所示的映射来确定基准点火正时Tsb。在高负载区域R5,如图15(b)所示,基准第1喷射正时Tpb与基准点火正时Tsb的间隔即点火间隔Ds也维持为恒定。因此,与中负载区域R4同样,在基准第1喷射正时Tpb随着内燃机负载的上升而提前的情况下,基准点火正时Tsb也以与基准第1喷射正时Tpb相同程度提前。
高负载区域R5中与第1喷射、第2喷射以及点火有关的各参数的基准值如上述那样确定。此外,在内燃机1的运转状态在该高负载区域R5中成为稳态运转状态的情况(即,实际的增压压力成为与目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力的情况)下,若将第1喷射燃料量、第2喷射燃料量、第1喷射正时、第2喷射正时以及点火正时分别设为如上述那样确定的基准值而执行燃烧控制,则在对第1喷射燃料的预喷雾的点火后生成图15(a)中M1所示的量的第1喷射燃料的燃烧剩余。如上所述,在高负载区域R5,随着内燃机负载的上升,基准第1喷射燃料量Spb增加,并且一边将点火间隔Ds维持为恒定的状态一边提前基准第1喷射正时Tpb和基准点火正时Tsb。其结果,如上述那样,第1喷射燃料的燃烧剩余量与内燃机负载的上升相应地增加。另外,在高负载区域R5,基准第1喷射燃料量Spb的增加比率和基准第1喷射正时Tpb的提前比率(第1喷射间隔Di1的增加比率)与中负载区域R4相比变大。其结果,与内燃机负载的上升相应的第1喷射燃料的燃烧剩余量的增加比率与中负载区域R4相比变大。因此,能够通过仅增加第1喷射燃料量来应对内燃机负载的增加。
在此,返回图11所示的流程,在S103中算出与目标内燃机负载Qet对应的基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb以及基准点火正时Tsb后,接着在S104中判别由压力传感器73检测出的实际的增压压力Pin是否同等于与S101所算出的目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力Pint。在此,若实际的增压压力Pin与目标增压压力Pint同等,则能够判断为内燃机1的运转状态为稳态运转状态。另一方面,在实际的增压压力Pin偏离目标增压压力Pint的情况下,能够判断为内燃机1的运转状态为过渡运转状态、当前处于增压压力的响应延迟期间中。此外,也可以是,在S104中,若实际的增压压力Pin为距目标增压压力Pint在预定的范围内的值,则判定为实际的增压压力Pin同等于目标增压压力Pint。在S104中判定为是的情况即内燃机1的运转状态为稳态运转状态的情况下,接下来执行S105的处理。
在S105中,燃烧控制的各参数设定为由S103算出的基准值。即,第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm以及点火正时Ts分别设定为S103所算出的基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb以及基准点火正时Tsb。并且,接下来在S106中,按照在S105中设定的第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm以及点火正时Ts,执行燃料喷射阀6的第1喷射及第2喷射、和火花塞5的点火。之后,使本流程的执行一度终止。
另一方面,在S104中判定为否的情况即内燃机1的运转状态为过渡运转状态、当前处于增压压力的响应期间中的情况下,接下来执行S107的处理。在S107中,判别实际的增压压力Pin是否比目标增压压力Pint低。如上所述,在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间(在图9中如dT1所示的响应延迟期间),实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint低。另外,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间(在图10中dT2所示那样的响应延迟期间),实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint高。即,在S107中判定为是的情况下,能够判断为内燃机1的运转状态为加速运转状态。在该情况下,接下来在S108中,算出系数c1,该系数c1是算出加速运转状态下的修正第1喷射燃料量Spa1、修正第1喷射正时Tpa1、修正点火正时Tsa1所使用的系数。在此,系数c1基于由压力传感器73检测出的实际的增压压力Pin和与在S101中算出的目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力Pint通过下述的式4算出。
c1=Pint/Pin···(式4)
此外,在本实施例中,内燃机1的内燃机负载与增压压力的相互关系预先基于实验等求出,作为映射或函数而存储于ECU20。目标增压压力Pint使用该映射或函数算出。
接着,在S109中,使用在S108中算出的系数c1,通过下述的式5~7算出修正第1喷射燃料量Spa1、修正第1喷射正时Tpa1以及修正点火正时Tsa1。
修正第1喷射燃料量Spa1=Spb×c1···式(5)
修正第1喷射正时Tpa1=Tpb×c1···式(6)
修正点火正时Tsa1=Tsb×c1···式(7)
接着,在S110中,修正第2喷射燃料量Sma1和修正第2喷射正时Tma1通过下述的式8、9算出。
修正第2喷射燃料量Sma1=Sat-Spa1···式(8)
在此,目标总燃料喷射量Sat=Spb+Smb
修正第2喷射正时Tma1=Tmb×(Sma1/Smb)···式(9)
根据上述式5~9,在实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint低的加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间(图9中dT1所示那样的响应延迟期间),修正第1喷射燃料量Spa1比基准第1喷射燃料量Spb大,修正第2喷射燃料量Sma1比基准第2喷射燃料量Smb小。另外,修正第1喷射正时Tpa1和修正点火正时Tsa1比基准值大(即,修正第1喷射正时Tpa1为比基准第1喷射正时Tpb早的正时,修正点火正时Tsa1为比基准点火正时Tsb早的正时。)。另外,修正第2喷射正时Tma1比基准值小(即,修正第2喷射正时Tma1为比基准第2喷射正时Tmb迟的正时。)。
接着,在S111中,将燃烧控制的各参数设定为在S109和S110中算出的修正值。即,将第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm以及点火正时Ts分别设定为修正第1喷射燃料量Spa1、修正第2喷射燃料量Sma1、修正第1喷射正时Tpa1、修正第2喷射正时Tma1以及修正点火正时Tsa1。并且,接下来在S112中,按照在S111中设定的第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm以及点火正时Ts,执行燃料喷射阀6的第1喷射及第2喷射和火花塞5的点火。之后,使本流程的执行一度终止。
另一方面,在S107中判定为否的情况下,能够判断为内燃机1的运转状态为减速运转状态。在该情况下,接下来在S113中算出系数c2,该系数c2是用于算出减速运转状态下的修正第1喷射燃料量Spa2、修正第1喷射正时Tpa2、修正点火正时Tsa2所使用的系数。在此,系数c2基于由压力传感器73检测出的实际的增压压力Pin和与在S101中算出的目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力Pint,通过下述的式10算出。
c2=Pin/Pint···(式10)
接着,在S114中,使用在S113中算出的系数c2,通过下述的式11~13算出修正第1喷射燃料量Spa2、修正第1喷射正时Tpa2以及修正点火正时Tsa2。
修正第1喷射燃料量Spa2=Spb×c2···式(11)
修正第1喷射正时Tpa2=Tpb×c2···式(12)
修正点火正时Tsa2=Tsb×c2···式(13)
接着,在S115中,通过下述的式14、15算出修正第2喷射燃料量Sma2和修正第2喷射正时Tma2。
修正第2喷射燃料量Sma2=Sat-Spa2···式(14)
在此,目标总燃料喷射量Sat=Spb+Smb
修正第2喷射正时Tma2=Tmb×(Sma2/Smb)···式(15)
根据上述式11~15,在实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint高的减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间(在图10中如dT2所示的响应延迟期间),修正第1喷射燃料量Spa2比基准第1喷射燃料量Spb大,修正第2喷射燃料量Sma2比基准第2喷射燃料量Smb小。另外,修正第1喷射正时Tpa2和修正点火正时Tsa2比基准值大(即,修正第1喷射正时Tpa2为比基准第1喷射正时Tpb早的正时,修正点火正时Tsa2为比基准点火正时Tsb早的正时。)。另外,修正第2喷射正时Tma2比基准值小(即,修正第2喷射正时Tma2为比基准第2喷射正时Tmb迟的正时。)。
接着,在S116中,将燃烧控制的各参数设定为在S114和S115中算出的修正值。即,将第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm以及点火正时Ts分别设定为修正第1喷射燃料量Spa2、修正第2喷射燃料量Sma2、修正第1喷射正时Tpa2、修正第2喷射正时Tma2以及修正点火正时Tsa2。并且,接下来,在S117中,按照在S116中设定的第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm以及点火正时Ts,执行燃料喷射阀6的第1喷射及第2喷射和火花塞5的点火。之后,使本流程的执行一度终止。
此外,在本实施例中用于算出燃烧控制的各参数的修正值的算出式不限于上述式4~15。不过,即使在使用其他修正系数、算出式的情况下,实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint低的加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间、和实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint高的减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中的、各参数的基准值与修正值的关系也为如上所述的关系。
另外,在上述控制流程中通过上述式4~15算出燃烧控制中的各参数的修正值,但也可以通过除此之外的其他方法确定与过渡运转状态下的实际的增压压力对应的燃烧控制中的各参数的值。例如,也可以将表示与彼此不同的增压压力相应的内燃机1的内燃机负载与燃烧控制中的各参数的相互关系的多个映射存储于ECU20。在该情况下,基于实际的增压压力选择算出燃烧控制中的各参数时所使用的映射。
另外,在上述控制流程中,在过渡运转状态下的实际的增压压力偏离目标增压压力的期间,对燃烧控制中的各参数进行修正。然而,无需在增压压力的响应延迟期间的整个期间对燃烧控制中的各参数进行修正。即,即使在增压压力的响应延迟期间的一部分期间如上述那样对燃烧控制中的各参数进行修正的情况下,也能够在该一部分期间取得燃烧状态改善的效果。
另外,在本实施例中,图15所示的内燃机1的内燃机负载与燃烧控制中的各参数的基准值的相互关系只不过是一例,该关系不限于图15所示的那样的关系。例如,在低负载区域R3,也可以使基准第1喷射燃料量Spb随着内燃机负载的增加而增加。另外,在高负载区域R5,也可以在从烟的产生量和燃烧稳定性的观点考虑能够容许的范围内使基准第2喷射燃料量Smb随着内燃机负载的增加而增加。
<实施例2>
在本实施例中,将与图15所示的低负载区域R3、中负载区域R4以及高负载区域R5对应的负载区域分别称作“低负载区域R3”、“第1中负载区域R4”以及“第2中负载区域R5”。在本实施例中,也在低负载区域R3、第1中负载区域R4以及第2中负载区域R5进行与实施例1同样的基本燃烧控制和过渡运转控制。并且,在本实施例中,将内燃机负载比第2中负载区域的内燃机负载高的运转区域称作“高负载区域”,在该高负载区域进行高负载燃烧控制。以下,对本实施例的高负载燃烧控制进行说明。
[高负载燃烧控制]
在内燃机1中,需要随着内燃机负载的上升增加对燃烧室内的燃料喷射量。不过,如上所述,若第2喷射燃料量过度增加,则有可能烟的产生量增加、或由于燃料的气化潜热使得燃烧室内的温度降低从而燃烧变得不稳定。另外,如上所述,在增加第1喷射燃料量的情况下,与该增加一起使第1喷射正时提前、即增大第1喷射间隔Di1,由此能够抑制烟的产生量。然而,由于需要将通过对第1喷射燃料的点火而产生的火焰作为用于第2喷射燃料的燃烧的火种,所以如图7所示,第1喷射间隔Di1存在上限值(图7中的Di1b)。并且,在假设将第1喷射间隔Di1维持为该上限值的状态下使第1喷射燃料量进一步增加的情况下,在执行了第2喷射时第1喷射燃料的燃烧剩余与第2喷射燃料容易重叠。因此,若第1喷射燃料过度增加,则也有可能招致烟的产生量的增加。因此,在本实施例的内燃机1中,在一个燃烧循环中向燃烧室内喷射的燃料量需要设为较多的高负载区域,进行高负载燃烧控制,该高负载燃烧控制,除了如上所述的基本燃烧控制中的第1喷射和第2喷射以外,还通过燃料喷射阀6执行第3喷射。
第3喷射在第3喷射正时执行,第3喷射正时是压缩行程中的比第1喷射正时靠前的正时,且第3喷射正时与该第1喷射正时的间隔成为第2喷射间隔Di2。在此,第2喷射间隔Di2设定为由第3喷射所喷射的燃料(以下,称作“第3喷射燃料”)通过第2喷射的执行开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧。
图16是表示进行基本燃烧控制的情况和进行高负载燃烧控制的情况中的各个情况下的燃烧室内的热释放系数的推移的图。图16(a)示出了各个燃烧控制中的各燃料喷射和点火的执行正时。另外,在图16(b)中,L17表示进行基本燃烧控制的情况下的热释放系数的推移,L18表示进行高负载燃烧控制的情况下的热释放系数的推移。另外,在图16中,各个燃烧控制中的一个燃烧循环中的总燃料喷射量相同。即,高负载燃烧控制中的第2喷射燃料量比基本燃烧控制中的第2喷射燃料量少。并且,高负载燃烧控制中,高负载燃烧控制中的第2喷射燃料量与基本燃烧控制中的第2喷射燃料量的相差的量的燃料由第3喷射喷射。此外,在图16中,内燃机1的内燃机旋转速度设为2000rpm。
在此,由于第3喷射正时Tpp为压缩行程中的比第1喷射正时Tp靠前的正时,所以在第3喷射正时Tpp的燃烧室内的压力比在第1喷射正时Tp的燃烧室内的压力低。因此,由第3喷射燃料形成的喷雾的穿透性变得相对大,所以第3喷射燃料与第1喷射燃料相比在燃烧室内容易向更广的范围扩散。因此,通过调整第2喷射间隔Di2,从而即使进行对第1喷射燃料的预喷雾的点火,第3喷射燃料中的多数燃料也不通过由于该点火产生的火焰而燃烧,而能够通过第2喷射开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧。在此,在图16(b)中,L18的热释放系数的一次峰值(由于通过对第一喷射燃料的预喷雾的点火产生的燃烧而引起的热释放系数的峰值)与L17的热释放系数的一次峰值相比,产生正时及大小均为同等。由此可推知,第3喷射燃料在对第1喷射燃料的预喷雾的点火时几乎未燃烧。
并且,可以认为,通过第2喷射开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧的第3喷射燃料对燃烧发挥与第1喷射燃料的燃烧剩余同样的作用。在此,在图16(b)中,L18的热释放系数的二次峰值(压缩上止点后的热释放系数的最大峰值)比L17的热释放系数的二次峰值大。而且,在L18中,与L17相比,热释放系数的从二次峰值下降的下降速度(二次峰值以后的曲线的斜率)大。由此也可推知,第3喷射燃料与第1喷射燃料的燃烧剩余同样地有助于促进第2喷射开始后的燃料的自燃。
另外,由于第3喷射正时为比第1喷射正时靠前的正时,所以在第2喷射的执行时,第3喷射燃料与第1喷射燃料的燃烧剩余相比,在燃烧室内扩散得更广。因此,即使在第2喷射的执行时第3喷射燃料存在于燃烧室内,该第3喷射燃料与第1喷射燃料的燃烧剩余相比,也更加不容易与第2喷射燃料重叠。因此,第3喷射燃料与第1喷射燃料和第2喷射燃料中的任一方相比更不容易为烟的产生原因。
并且,在执行第3喷射的情况下,与仅通过第1喷射和第2喷射喷射与内燃机1的内燃机负载对应的量的燃料的情况相比,能够减少第1喷射燃料量和第2喷射燃料量中的至少任一者。因此,通过进行第3喷射,能够减少由于第1喷射燃料或第2喷射燃料产生的烟的量。图17是表示在高负载燃烧控制中,在一个燃烧循环中的总燃料喷射量相同的状态下使第3喷射燃料量变化的情况下的、内燃机1的热效率与第3喷射燃料量的相互关系(参照图17(a))和烟的产生量与第3喷射燃料量的相互关系(参照图17(b))的图。在图17中,在使第3喷射燃料量增加的情况下,以该增加部分的量来减少第2喷射燃料量。此外,第1喷射燃料量设为恒定。如图17(a)所示,在高负载燃烧控制中即使增加第3喷射燃料量,内燃机1的热效率也维持为大概恒定。由此可知,第3喷射燃料的几乎全部供第2喷射的执行开始后的燃烧。另外,如图17(b)所示,在高负载燃烧控制中增加了第3喷射燃料量的情况下,烟的产生量减少。由此可知,第3喷射燃料不容易成为烟的产生原因。
因此,在本实施例的内燃机1中,通过在总喷射燃料量较多的高负载运转时进行如上所述的高负载燃烧控制,即使在该高负载运转时,与进行基本燃烧控制的情况相比,也能够抑制烟的产生量并且实现柴油机式燃烧。
[高负载区域的过渡运转控制]
接着,对本实施例的高负载区域的过渡运转时的控制进行说明。如上所述,可认为第3喷射燃料对燃烧发挥与第1喷射燃料的燃烧剩余同样的作用。因此,在高负载区域,在过渡运转状态下,也将第1喷射比例控制成与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为相同的情况下的基准第1喷射比例相同的比例。并且,为了改善高负载区域的过渡运转状态下的燃烧状态,在使内燃机负载向目标内燃机负载变化的过渡运转状态下,将一个燃烧循环中第2喷射燃料量相对于该一个燃烧循环中的总燃料喷射量的比例(第2喷射比例)和第3喷射燃料量相对于该总燃料喷射量的比例(第3喷射比例)控制成与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为相同的情况下的稳态运转状态下的第2喷射比例(基准第2喷射比例)和第3喷射比例不同的值。此外,以下将稳态运转状态下的第3喷射比例称作“基准第3喷射比例”。
在此,在本实施例中,在高负载区域的过渡运转状态下,也与图9或10所示的情况同样地,若内燃机1的内燃机负载变更,则一个燃烧循环中的总燃料喷射量立即增加或减少到与该过渡运转状态下的目标内燃机负载对应的目标总燃料喷射量。并且,在此时的增压压力的响应延迟期间,对相对于目标总燃料喷射量的第2喷射燃料量和第3喷射燃料量进行修正。在此,将基于目标总燃料喷射量确定的第3喷射燃料量的基准值称作“基准第3喷射燃料量”。基准第3喷射燃料量是以内燃机1的运转状态为稳态运转状态、即实际的增压压力成为了与内燃机负载对应的增压压力为前提而确定的值。并且,在高负载区域的过渡运转状态下的增压压力的响应延迟期间,使第3喷射燃料量比基准第3喷射燃料量增加,并且使第2喷射燃料量比基准第2喷射燃料量减少。即,在该增压压力的响应延迟期间,和内燃机1的内燃机负载与该过渡运转状态下的目标内燃机负载相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第3喷射比例增加并且使第2喷射比例减少(即,使第3喷射比例比将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量相同的情况下的基准第3喷射比例增加,使第2喷射比例比将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量相同的情况下的基准第2喷射比例减少。)。
根据上述控制,在燃烧室内成为氧量相对于燃料量不足的状态的加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,在执行了第2喷射时使第2喷射燃料燃烧所需的氧量变少。因此,能够抑制第2喷射燃料的燃烧所需的氧量不足。因此,能够抑制烟的产生量。另外,如上所述,第3喷射燃料与第1喷射燃料和第2喷射燃料相比更加不容易成为烟的产生原因。因此,即使在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中使第3喷射燃料量比基准第3喷射燃料量增加,也不容易招致烟的产生量的增加。
另外,如上所述,第3喷射燃料中的多数燃料不通过在进行对第1喷射燃料的预喷雾的点火时产生的火焰传播而燃烧。然而,在进行对第1喷射燃料的预喷雾的点火时存在于火花塞5的周围的第3喷射燃料供该点火的燃烧。并且,若第3喷射燃料量增加,则在对预喷雾的点火时存在于火花塞5的周围的第3喷射燃料的量增加。由此,与将第3喷射燃料量设为基准第3喷射燃料量的情况相比,形成预喷雾的区域中的空燃比降低。因此,根据上述控制,在燃烧室内成为氧量相对于燃料量过剩的状态的减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,能够抑制形成预喷雾的区域中的空燃比过剩地变高。因此,能够提高进行由火花塞5对预喷雾的点火时的点火性,所以能够稳定地形成作为第2喷射燃料的燃烧的起点的火焰。其结果,能够提高柴油机式燃烧的稳定性。
另外,在本实施例的高负载燃烧控制中,以第1喷射正时与第3喷射正时的间隔成为上述那样的第2喷射间隔的方式,基于内燃机1的内燃机负载确定第3喷射正时。在此,将与基准第3喷射燃料量对应的第3喷射正时的基准值称作“基准第3喷射正时”。基准第3喷射正时是以内燃机1的运转状态为稳态运转状态、即实际的增压压力成为与内燃机负载对应的增压压力作为前提而确定的值。
另外,在高负载区域,在过渡运转状态下,也将第1喷射正时控制成与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为相同的情况下的基准第1喷射正时相同的正时。并且,在如上所述对第2喷射燃料量和第3喷射燃料量进行修正的增压压力的响应延迟期间,也一并对第2喷射正时和第3喷射正时进行修正。详细而言,在高负载区域的过渡运转状态下的增压压力的响应延迟期间,使第3喷射燃料量比基准第3喷射燃料量增加,并且使第3喷射正时比基准第3喷射正时提前。即,在高负载区域的过渡运转状态下的增压压力的响应延迟期间,和内燃机1的内燃机负载与该过渡运转状态下的目标内燃机负载相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第3喷射正时提前。此时,将第3喷射正时相对于基准第3喷射正时的提前量设为与第3喷射燃料量相对于基准第3喷射燃料量的增加量相应的量。
若提前第3喷射正时,则第3喷射燃料在燃烧室内容易扩散到更广的范围。因此,不通过由于火花塞5的点火产生的火焰传播燃烧而供第2喷射开始后的自燃或扩散燃烧的第3喷射燃料的量进一步增加。因此,在和将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比缸内压力低的加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,若在使第3喷射燃料量比基准第3喷射燃料量增加时提前第3喷射正时,则能够得到与在使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量增加时使第1喷射正时比基准第1喷射正时提前的情况同样的效果。即,能够进一步抑制烟的产生量,并且也能够抑制与第3喷射燃料的增加相伴的热效率的降低。另外,在和将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量Sat相同的情况下的稳态运转状态时相比缸内压力高的减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,第3喷射燃料成为难以扩散的状态。因此,在使第3喷射燃料量比基准第3喷射燃料量增加时将第3喷射正时控制成基准第3喷射正时的情况下,通过由于预喷雾点火产生的火焰传播而燃烧的第3喷射燃料的量有可能过剩地增加。在该情况下,虽然增压压力的响应延迟期间的预喷雾的点火性提高,但第3喷射燃料的燃烧会过度地消耗存在于火花塞5附近的氧。其结果,因在进行第2喷射时供第2喷射燃料的燃烧的氧不足而使得烟的生成量增加。此时,若使第3喷射正时比基准第3喷射正时提前,则第3喷射燃料容易扩散,所以能够抑制通过由于预喷雾点火产生的火焰传播而燃烧的第3喷射燃料的量过度增加。即,能够抑制火花塞5附近的氧被第3喷射燃料的燃烧过度地消耗。因此,与在使第1喷射燃料量比基准第1喷射燃料量增加时使第1喷射正时比基准第1喷射正时提前的情况同样,通过在使第3喷射燃料量比基准第3喷射燃料量增加时使第3喷射正时比基准第3喷射正时提前,能够提高进行对预喷雾的点火时的点火性,并且能够抑制烟的生成量。
另外,在高负载区域的过渡运转状态下的增压压力的响应延迟期间,使第2喷射燃料量比基准第2喷射燃料量减少,并且使第2喷射正时比基准第2喷射正时延迟。即,在高负载区域的过渡运转状态下的增压压力的响应延迟期间,和内燃机1的内燃机负载与该过渡运转状态下的目标内燃机负载相同且将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为与目标总燃料喷射量相同的情况下的稳态运转状态时相比,使第2喷射正时延迟。此时,将第2喷射正时相对于基准第2喷射正时的延迟量设为与第2喷射燃料量相对于基准第2喷射燃料量的减少量相应的量。由此,在加速运转状态下,能够抑制爆燃的产生,而且能够将第2喷射正时维持为适当喷射正时。另外,在减速运转状态下,也能够将第2喷射正时维持为适当喷射正时。
此外,即使在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,将第2喷射正时和第3喷射正时分别控制成基准第2喷射正时和基准第3喷射正时并且进行上述的第2喷射燃料量和第3喷射燃料量的修正的情况下,也能够在某种程度上抑制烟的产生量。另外,即使在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,在将第2喷射正时和第3喷射正时分别控制成基准第2喷射正时和基准第3喷射正时并且进行上述的第2喷射燃料量和第3喷射燃料量的修正的情况下,也能够得到进行由火花塞5对预喷雾的点火时的点火性提高这样的效果。即,上述那样的第2喷射正时和第3喷射正时的修正不是得到加速运转状态下的烟的产生量的抑制这样的效果、减速运转状态下的进行对预喷雾的点火时的点火性提高这样的效果所必需的控制。
另外,在高负载区域的过渡运转状态下的增压压力的响应延迟期间,也可以仅进行上述的第2喷射正时的修正和第3喷射正时的修正中的任一方的修正。另外,在如上所述对第3喷射正时进行提前修正的情况下,与将第3喷射正时设为基准第3喷射正时的情况相比,第3喷射正时与第1喷射正时的间隔变大。不过,在对第3喷射正时进行提前修正时,为了维持本实施例的燃烧方式,在第3喷射正时与第1喷射正时的间隔成为第3喷射燃料通过第2喷射的执行开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧的间隔的范围内提前。另外,在如上所述对第2喷射正时进行延迟修正的情况下,与将第2喷射正时设为基准第2喷射正时的情况相比,第1喷射正时与第2喷射正时的间隔变大。不过,在对第2喷射正时进行延迟修正时,为了维持本实施例的燃烧方式,在第2喷射正时与第1喷射正时的间隔成为以由于对预喷雾的点火产生的火焰作为起点开始第2喷射燃料的燃烧的间隔的范围内延迟。
另外,在高负载区域的过渡运转状态下,也可以使一个燃烧循环中的总燃料喷射量逐渐变化。即,在加速运转状态下,也可以在所要求的内燃机负载增加后(即,在车辆的加速器开度增大后)在某种程度的时间内使一个燃烧循环中的总燃料喷射量逐渐增加到目标总喷射量。另外,在减速运转状态下,也可以在所要求的内燃机负载减少后(即,在车辆的加速器开度减少后)在某种程度的时间内使一个燃烧循环中的总燃料喷射量逐渐减少到目标总喷射量。在这样的情况下,也会产生增压压力的响应延迟,因此通过在过渡运转状态下进行上述那样的第2喷射比例和第3喷射比例的修正,能够改善燃烧状态。此外,在过渡运转状态下使一个燃烧循环中的总燃料喷射量逐渐变化的情况下,以与在该过渡运转中的各个正时的一个燃烧循环中的总燃料喷射量对应的基准第3喷射燃料量和基准第2喷射燃料量作为基准进行第3喷射燃料的增加修正和第2喷射燃料的减少修正。
[燃烧控制流程]
接着,基于图18~21对本实施例的燃烧控制的控制流程进行说明。图18~20是表示本实施例的燃烧控制的控制流程的流程图。此外,本流程中的S101~S112与图11所示的流程同样。因此,只要不特别必要,就省略关于这些步骤的处理的说明。另外,图21是表示用于算出本实施例的燃烧控制中的各参数的基准值即基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第3喷射燃料量Sppb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb、基准第3喷射正时Tppb以及基准点火正时Tsb的流程的流程图。此外,如后所述,本流程是用于算出高负载区域R6中的各参数的基准值的流程。在本实施例中,低负载区域R3、第1中负载区域R4以及第2中负载区域R5的燃烧控制中的各参数的基准值也按照图13、14所示的流程算出。图18~21所示的流程预先存储于ECU20,在内燃机1工作期间,通过执行存储于ECU20的控制程序而以预定的间隔反复执行上述流程。
另外,图22示出了在本实施例的燃烧控制中,负载对应喷射量S0、基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第3喷射燃料量Sppb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb、基准第3喷射正时Tppb以及基准点火正时Tsb的算出所使用的映射的一例。在图22的上段(a),与图15(a)同样,由线L20表示内燃机1的内燃机负载与负载对应喷射量S0的相互关系,由线L21表示该内燃机负载与基准第1喷射燃料量Spb的相互关系,由线L22表示该内燃机负载与基准第2喷射燃料量Smb的相互关系。而且,在图22(a)中,由线L23表示内燃机1的内燃机负载与基准第3喷射燃料量Sppb的相互关系。另外,在图22(a)中,由M1表示未通过进行了火花塞5的点火时的火焰传播进行燃烧的第1喷射燃料的燃烧剩余量。另外,在图22(a)中,第1预定量S1是与成为低负载区域R3与第1中负载区域R4的分界的内燃机负载对应的燃料喷射量,第2预定量S2是与成为第1中负载区域R4与第2中负载区域R5的分界的内燃机负载对应的燃料喷射量。另外,在图22(a)中,S3(>S2)表示与成为第2中负载区域R5与高负载区域R6的分界的内燃机负载对应的燃料喷射量(以下,将该燃料喷射量称作“第3预定量S3”)。
另外,在图22的下段(b),与图15(b)同样,由线L31表示内燃机1的内燃机负载与第1喷射正时Tp的相互关系,由线L30表示该内燃机负载与点火正时Ts的相互关系,由线L32表示该内燃机负载与第2喷射正时Tm的相互关系。而且,在图22(b)中,由线L33表示内燃机1的内燃机负载与第3喷射正时Tpp的相互关系。并且,线L31与线L32的间隔表示第1喷射间隔Di1,线L31与线L30的间隔表示点火间隔Ds,线L33与线L31的间隔表示第2喷射间隔Di2。此外,图22(b)的纵轴与图15(b)的纵轴同样,表示以压缩行程上止点作为基准的曲轴角(BTDC),其值越大,则意味着压缩行程中的越早的正时。另外,在图18所示的控制流程的S103中,按照图13、14所示的流程算出基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb以及基准点火正时Tsb,但此时在进行算出各参数的处理的各步骤中,利用图22所示的映射。其中,在图22所示的映射中,低负载区域R3、第1中负载区域R4以及第2中负载区域R5的内燃机1的内燃机负载与各控制参数的相互关系与图15所示的映射同样。
在图18所示的燃烧控制的控制流程中,当在S102中算出负载对应喷射量S0时,接下来执行S302的处理。在S302中,判别负载对应喷射量S0是否为第3预定量S3以下。在S302中判定为是的情况即负载对应喷射量S0为第3预定量S3以下的情况下,内燃机1的目标内燃机负载Qet属于低负载区域R3、第1中负载区域R4或第2中负载区域R5。在该情况下,接下来执行S103的处理。另一方面,在S302中判定为否的情况即负载对应喷射量S0比第3预定量S3大的情况下,内燃机1的内燃机负载属于高负载区域R6。第3预定量S3作为如下与如下内燃机负载对应的燃料喷射量而设定,即,该内燃机负载是在不进行第3喷射而仅通过第1喷射和第2喷射喷射满足负载对应喷射量S0的量的燃料的情况下,从烟的产生量的观点考虑,不仅基准第2喷射燃料量Smb,基准第1喷射燃料量Spb也成为上限值的内燃机负载。即,第3预定量S3相当于基准第1喷射燃料量的上限值与基准第2喷射燃料量的上限值之和。因此,高负载区域R6设定为,除了第1喷射和第2喷射以外还进行第3喷射、并且对于内燃机负载的增加通过增加基准第3喷射燃料量Sppb来应对的运转区域。
并且,在S302中判定为否的情况下,接下来在S303中,按照图21所示的流程算出与目标内燃机负载Qet对应的基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第3喷射燃料量Sppb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb、基准第3喷射正时Tppb以及基准点火正时Tsb。
在图21所示的流程中,首先,在S401中利用图22(b)中线L32所示的映射确定与目标内燃机负载Qet对应的基准第2喷射正时Tmb。此外,如后所述,在高负载区域R6,与第2中负载区域R5同样,基准第2喷射燃料量Smb固定在最大基准第2喷射燃料量Smbmax。因此,在高负载区域R6,与第2中负载区域R5同样,基准第2喷射正时Tmb的提前量也维持为上限值。
接着,在S402中,利用图22(a)中线L22所示的映射,与内燃机负载属于第2中负载区域R5的情况同样,将基准第2喷射燃料量Smb确定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax。即,如图22(a)中线L22所示,在高负载区域R6中,与第2中负载区域R5同样,基准第2喷射燃料量Smb固定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax。
接着,在S403中,利用图22(a)中线L21所示的映射,将基准第1喷射燃料量Spb确定为最小基准第1喷射燃料量Spbmin。即,如图22(a)中线L21所示,在高负载区域R6,与低负载区域R3同样,基准第1喷射燃料量Spb固定为最小基准第1喷射燃料量Spbmin。
接着,在S404中,利用图22(a)中线L23所示的映射确定基准第3喷射燃料量Sppb。此外,在高负载区域R6,线L23所示的负载对应喷射量S0与基准第3喷射燃料量Sppb的相互关系按照以下的式16。
Sppb=S0-Spb×α-Smb···(式16)
在此,与式2同样地,α为第1喷射燃料的燃烧剩余率。如上所述,在本实施例的高负载燃烧控制中,在通常的情况(即,像稳态运转状态时那样,实际的增压压力成为与内燃机负载对应的增压压力的情况)下,第3喷射燃料几乎全部与第2喷射燃料一起供自燃或扩散燃烧,由此贡献于内燃机输出。因此,站在贡献于内燃机输出这样的观点,第3喷射燃料可以说与第2喷射燃料是同等的。因此,通过按照上述式16算出基准第3喷射燃料量Sppb,能够求出对于确保与内燃机负载对应的燃料喷射量而言适当的基准第3喷射燃料量Sppb。此外,在高负载区域R6,由于基准第2喷射燃料量Smb固定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax,所以在上述式16中Smb=Smbmax。另外,在高负载区域R6,由于基准第1喷射燃料量Spb固定在最小基准第1喷射燃料量Spbmin,所以在上述式16中Spb=Spbmin。另外,如后所述,在高负载区域R6,基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb以及基准点火正时Tsb均恒定,点火间隔Ds和第1喷射间隔Di1均恒定,所以上述式16中的系数α也为恒定值。即,在高负载区域R6中,在内燃机负载上升了的情况下,基准第3喷射燃料量Sppb增加与该上升量对应的量。
此外,也考虑到,在需要喷射某种程度以上的燃料作为第3喷射燃料、或成为难以确保充分的间隔作为第2喷射间隔的状况的情况下,第3喷射燃料中通过由于第1喷射后的点火产生的火焰传播而燃烧的比例大。并且,若该比例大到某种程度以上,则在基准第3喷射燃料量Sppb的确定时,需要考虑通过由于第1喷射后的点火产生的火焰传播而燃烧的部分。因此,在这样的情况下,也可以按照下述式16′算出基准第3喷射燃料量Sppb。
Sppb=(S0-Spb×α-Smb)×(1/β)···(式16′)
β:第3喷射燃料量中的供第2喷射开始后的自燃或扩散燃烧的部分的比例
上述式16′中的系数β可以基于实验等预先求出。通过按照考虑了该系数β的上述式16′算出基准第3喷射燃料量Sppb,能够求出适当的基准第3喷射燃料量Sppb。
接着,在S405中,利用图22(b)中线L31所示的映射确定基准第1喷射正时Tpb。在此,在高负载区域R6,基准第2喷射燃料量Smb固定为最大基准第2喷射燃料量Smbmax,所以在S401中确定的基准第2喷射正时Tmb也维持为恒定。并且,在高负载区域R6,基准第1喷射燃料量Spb也固定为最小基准第1喷射燃料量Spbmin。因此,在高负载区域R6,以相对于基准第2喷射正时Tmb确保在基准第1喷射燃料量Spb为最小基准第1喷射燃料量Spbmin的情况下热效率为优良的状态的第1喷射间隔Di1的方式确定的基准第1喷射正时Tpb也恒定。
接着,在S406中,利用图22(b)中线L30所示的映射确定基准点火正时Tsb。如图22(b)所示,基准第1喷射正时Tpb与基准点火正时Tsb的间隔即点火间隔Ds维持为恒定。因此,在高负载区域R6,基准点火正时Tsb维持为恒定。
接着,在S407中,利用图22(b)中线L33所示的映射确定基准第3喷射正时Tppb。如上述那样,在本实施例的高负载燃烧控制中,作为基准第1喷射正时Tpb与基准第3喷射正时Tppb的间隔,需要确保第3喷射燃料通过第2喷射的执行开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧的第2喷射间隔Di2。因此,基准第3喷射正时Tppb确定为相对于基准第1喷射正时Tpb确保这样的第2喷射间隔Di2。在此,在高负载区域R6,如上述那样,基准第3喷射燃料量Sppb随着内燃机负载的上升而增加。因此,在高负载区域R6,如图22(b)所示,在到某种程度的内燃机负载为止的范围内,以第2喷射间隔Di2随着内燃机负载的上升而变大的方式提前基准第3喷射正时Tppb。第2喷射间隔Di2越大,则在直到执行第1喷射为止的期间,燃烧室内中的第3喷射燃料的扩散被越大程度地促进。另外,第3喷射正时越提前,则该第3喷射正时的燃烧室内的压力相对越低,所以由第3喷射燃料形成的喷雾的穿透性相对越大。由此也可知,基准第3喷射正时Tppb越提前,则第3喷射燃料在燃烧室内越容易扩散到更广范围。并且,通过第3喷射燃料在燃烧室内向更广范围扩散,第3喷射燃料不容易通过进行了对第1喷射燃料的预喷雾的点火时的火焰传播而燃烧(即,第3燃料喷射量中的通过由于点火产生的火焰传播而燃烧的部分的比例更大程度地减少)。
在高负载区域R6,与第1喷射、第2喷射、第3喷射以及点火有关的各参数的基准值如上述那样确定。此外,若在内燃机1的运转状态在该高负载区域R6中成为稳态运转状态的情况(即,实际的增压压力成为与目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力的情况)下,将第1喷射燃料量、第2喷射燃料量、第3喷射燃料量、第1喷射正时、第2喷射正时、第3喷射正时以及点火正时设为如上述那样确定的基准值而执行燃烧控制,则在对第1喷射燃料的预喷雾的点火后会生成图22(a)中M1所示的量的第1喷射燃料的燃烧剩余。如上所述,在高负载区域R6,基准第1喷射燃料量Sp、第1喷射间隔D1i以及点火间隔Ds与低负载区域R3同样。其结果,与低负载区域R3同样地,第1喷射燃料的燃烧剩余量大致恒定。
在此,返回图19所示的流程,在S303中算出与目标内燃机负载Qet对应的基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第3喷射燃料量Sppb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb、基准第3喷射正时Tppb以及基准点火正时Tsb后,接下来在S304中判别由压力传感器73检测出的实际的增压压力Pin是否同等于与由S101算出的目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力Pint。即,在S304中进行与S104同样的处理。此外,与S104同样地,在S304中也可以是,若实际的增压压力Pin为距目标增压压力Pint在预定的范围内的值,则判定为实际的增压压力Pin与目标增压压力Pint同等。在S304中判定为是的情况即内燃机1的运转状态为稳态运转状态的情况下,接下来执行S305的处理。
在S305中,燃烧控制的各参数设定为在S303中算出的基准值。即,将第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第3喷射燃料量Spp、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm、第3喷射正时Tpp以及点火正时Ts分别设定为在S303中算出的基准第1喷射燃料量Spb、基准第2喷射燃料量Smb、基准第3喷射燃料量Sppb、基准第1喷射正时Tpb、基准第2喷射正时Tmb、基准第3喷射正时Tppb以及基准点火正时Tsb。并且,接着,在S306中,按照在S305中设定的第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第3喷射燃料量Spp、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm、第3喷射正时Tpp以及点火正时Ts,执行燃料喷射阀6的第1喷射、第2喷射以及第3喷射和火花塞5的点火。之后,使本流程的执行一度终止。
另一方面,在S304中判定为否的情况、即内燃机1的运转状态为过渡运转状态且当前处于增压压力的响应期间中的情况下,接下来执行S307的处理。在S307中,判别实际的增压压力Pin是否比目标增压压力Pint低。即,在S307中进行与S107同样的处理。在S307中判定为是的情况即内燃机1的运转状态为加速运转状态的情况下,接下来在S308中算出系数c3,系数c3用于算出高负载区域的加速运转状态下的修正第3喷射燃料量Sppa3、修正第3喷射正时Tppa3。在此,系数c3基于由压力传感器73检测出的实际的增压压力Pin和与在S101中算出的目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力Pint通过下述的式17算出。
c3=Pint/Pin···(式17)
接着,在S309中,使用在S308中算出的系数c3通过下述的式18、19算出修正第3喷射燃料量Sppa3、修正第3喷射正时Tppa3。
修正第3喷射燃料量Sppa3=Sppb×c3···式(18)
修正第3喷射正时Tppa3=Tppb×c3···式(19)
接着,在S310中,通过下述的式20、21算出修正第2喷射燃料量Sma3和修正第2喷射正时Tma3。
修正第2喷射燃料量Sma3=Sat-Spb-Sppa3···式(20)
在此,目标总燃料喷射量Sat=Spb+Smb+Sppb
修正第2喷射正时Tma3=Tmb×(Sma3/Smb)···式(21)
根据上述式18~21,在实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint低的加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,修正第3喷射燃料量Sppa3比基准第3喷射燃料量Sppb大,修正第2喷射燃料量Sma3比基准第2喷射燃料量Smb小。另外,修正第3喷射正时Tppa3比基准值大(即,修正第3喷射正时Tppa3为比基准第3喷射正时Tppb早的正时。)。另外,修正第2喷射正时Tma3比基准值小(即,修正第2喷射正时Tma3为比基准第2喷射正时Tmb迟的正时。)。
接着,在S311中,将第1喷射燃料量Sp、第1喷射正时Tp以及点火正时Ts分别设定为在S303中算出的基准第1喷射燃料量Spb、基准第1喷射正时Tpb以及基准点火正时Tsb。由此,在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中,第1喷射燃料量Sp也设定为基准第1喷射燃料量Spb。由此,第1喷射比例被控制成与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为相同的情况下的基准第1喷射比例相同的比例。另外,在加速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中,第1喷射正时Tp也设定为基准第1喷射正时Tpb,点火正时Ts也设定为基准点火正时Tsb。另外,在S311中,将第2喷射燃料量Sm、第3喷射燃料量Spp、第2喷射正时Tm以及第3喷射正时Tpp分别设定为在S309、S310中算出的修正第2喷射燃料量Sma3、修正第3喷射燃料量Sppa3、修正第2喷射正时Tma3、修正第3喷射正时Tppa3。并且,接着,在S312中,按照在S311中设定的第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第3喷射燃料量Spp、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm、第3喷射正时Tpp以及点火正时Ts,执行燃料喷射阀6的第1喷射、第2喷射以及第3喷射和火花塞5的点火。之后,使本流程的执行一度终止。
另一方面,在S307中判定为否的情况下,能够判断为内燃机1的运转状态为减速运转状态。在该情况下,接下来在S313中,算出系数c4,系数c4用于算出高负载区域的减速运转状态下的修正第3喷射燃料量Sppa4、修正第3喷射正时Tppa4。在此,系数c4基于由压力传感器73检测出的实际的增压压力Pin和与在S101中算出的目标内燃机负载Qet对应的目标增压压力Pint通过下述的式22算出。
c4=Pin/Pint···(式22)
接着,在S314中,使用在S313中算出的系数c4,通过下述的式23、24算出修正第3喷射燃料量Sppa4、修正第3喷射正时Tppa4。
修正第3喷射燃料量Sppa4=Sppb×c4···式(23)
修正第3喷射正时Tppa4=Tppb×c4···式(24)
接着,在S315中,通过下述的式25、26算出修正第2喷射燃料量Sma4和修正第2喷射正时Tma4。
修正第2喷射燃料量Sma4=Sat-Spb-Sppa4···式(25)
在此,目标总燃料喷射量Sat=Spb+Smb+Sppb
修正第2喷射正时Tma4=Tmb×(Sma4/Smb)···式(26)
根据上述式23~26,在实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint高的减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间,修正第3喷射燃料量Sppa4比基准第3喷射燃料量Sppb大,修正第2喷射燃料量Sma4比基准第2喷射燃料量Smb小。另外,修正第3喷射正时Tppa4比基准值大(即,修正第3喷射正时Tppa4为比基准第3喷射正时Tppb早的正时。)。另外,修正第2喷射正时Tma4比基准值小(即,修正第2喷射正时Tma4为比基准第2喷射正时Tmb迟的正时。)。
接着,在S316中,将第1喷射燃料量Sp、第1喷射正时Tp以及点火正时Ts分别设定为在S303中算出的基准第1喷射燃料量Spb、基准第1喷射正时Tpb以及基准点火正时Tsb。由此,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中,第1喷射燃料量Sp也设定为基准第1喷射燃料量Spb。由此,第1喷射比例被控制成与将一个燃烧循环中的总燃料喷射量设为相同的情况下的基准第1喷射比例相同的比例。另外,在减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中,第1喷射正时Tp也设定为基准第1喷射正时Tpb,点火正时Ts也设定为基准点火正时Tsb。另外,在S316中,将第2喷射燃料量Sm、第3喷射燃料量Spp、第2喷射正时Tm以及第3喷射正时Tpp分别设定为在S314、S315中算出的修正第2喷射燃料量Sma4、修正第3喷射燃料量Sppa4、修正第2喷射正时Tma4、修正第3喷射正时Tppa4。并且,接下来在S317中,按照在S316中设定的第1喷射燃料量Sp、第2喷射燃料量Sm、第3喷射燃料量Spp、第1喷射正时Tp、第2喷射正时Tm、第3喷射正时Tpp以及点火正时Ts,执行燃料喷射阀6的第1喷射、第2喷射以及第3喷射和火花塞5的点火。之后,使本流程的执行一度终止。
此外,根据上述控制流程,在高负载区域的过渡运转状态下的增压压力的响应延迟期间,第3喷射正时比基准第3喷射正时提前。然而,若在压缩行程中第3喷射正时为过于早的正时,则第3喷射燃料容易附着于汽缸2的缸筒内壁面。因此,也可以为了抑制第3喷射燃料向缸筒内壁面的附着量而对第3喷射正时设置上限值(最提前值)。在该情况下,在通过使基准第3喷射正时Tppb随着内燃机负载的上升而提前从而基准第3喷射正时Tpp达到了该上限值的情况下,即使进一步内燃机负载上升、基准第3喷射燃料量Sppb增加,基准第3喷射正时Tppb也维持为该上限值。另外,在通过上述式19、24算出的修正第3喷射正时Tppa3、Tppa4的算出值比上限值大的情况下,第3喷射正时Tpp也设定为该上限值。
另外,在本实施例中,用于算出与高负载区域的第2喷射和第3喷射的控制有关的各参数的修正值的算出式不限于上述式17~26。不过,在使用其他修正系数、算出式的情况下,实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint低的加速运转状态的增压压力的响应延迟期间、和实际的增压压力Pin比目标增压压力Pint高的减速运转状态下的增压压力的响应延迟期间中的、与第2喷射和第3喷射的控制有关的各参数的基准值与修正值的关系也为如上所述的关系。
另外,在上述控制流程中通过上述式4~15算出与第2喷射和第3喷射的控制有关的各参数的修正值,但也可以用除此之外的其他方法确定与过渡运转状态下的实际的增压压力相应的各参数的值。例如,如作为在实施例1中燃烧控制中的各参数的修正值的算出方法的其他的一例而例示的那样,也可以使用与彼此不同的增压压力对应的多个映射来算出与第2喷射和第3喷射的控制有关的各参数。
另外,在上述控制流程中,在高负载区域的过渡运转状态下的实际的增压压力偏离目标增压压力的期间对与第2喷射和第3喷射的控制有关的各参数进行修正。然而,无需在增压压力的响应延迟期间的整个期间对与第2喷射和第3喷射的控制有关的各参数进行修正。即,即使在高负载区域的增压压力的响应延迟期间的一部分期间如上所述对与第2喷射和第3喷射的控制有关的各参数进行修正的情况下,也能够在该一部分期间取得燃烧状态改善的效果。
另外,在本实施例中,图22所示的内燃机1的内燃机负载与燃烧控制中的各参数的基准值的相互关系只不过是一例,这些关系不限于图22所示的那样的关系。例如,在高负载区域R6,也可以将基准第1喷射燃料量Spb固定为最大基准第1喷射燃料量Spbmax。另外,在高负载区域R6,也可以在从烟的产生量和燃烧稳定性的观点考虑能够容许的范围内使基准第1喷射燃料量Spb或基准第2喷射燃料量Smb随着内燃机负载的增加而增加。
Claims (6)
1.一种内燃机的控制装置,具备:
增压器,其对内燃机的进气进行增压;
燃料喷射阀,其能够向内燃机的燃烧室内喷射燃料;
点火装置,其相对于所述燃料喷射阀的相对位置被确定为从该燃料喷射阀喷射出的喷雾通过可点火区域而能够对该喷雾直接点火;以及
燃烧控制部,其在压缩行程中的第1喷射正时执行所述燃料喷射阀的第1喷射,并且由所述点火装置对通过该第1喷射形成的预喷雾进行点火,进而,在第2喷射正时开始执行所述燃料喷射阀的第2喷射,由此产生燃料的自燃并且至少使通过该第2喷射而喷射出的燃料的一部分扩散燃烧,所述第2喷射正时是由所述点火装置对所述预喷雾点火之后且压缩行程上止点前的正时,且所述第2喷射正时与所述第1喷射正时的间隔为被设定为以通过对所述预喷雾的点火而产生的火焰为起点开始喷射燃料的燃烧的预定的第1喷射间隔,
所述燃烧控制部,在使内燃机的内燃机负载向目标内燃机负载变化的第1运转状态下,执行第1燃料喷射控制,所述第1燃料喷射控制,在实际的增压压力达到与所述目标内燃机负载对应的目标增压压力为止的期间中的至少一部分期间,使第1喷射比例比基准第1喷射比例增加并使第2喷射比例比基准第2喷射比例减少,所述第1喷射比例是一个燃烧循环中的所述第1喷射的燃料喷射量相对于该燃烧循环中的总燃料喷射量的比例,所述第2喷射比例是一个燃烧循环中的所述第2喷射的燃料喷射量相对于该燃烧循环中的总燃料喷射量的比例,所述基准第1喷射比例为在内燃机的内燃机负载成为了与所述目标内燃机负载相同的内燃机负载且实际的增压压力成为了与所述目标增压压力相同的增压压力的第2运转状态下的、一个燃烧循环中的所述第1喷射的燃料喷射量相对于该燃烧循环中的总燃料喷射量的比例,所述基准第2喷射比例为在所述第2运转状态下的、一个燃烧循环中的所述第2喷射的燃料喷射量相对于该燃烧循环中的总燃料喷射量的比例。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置,
所述燃烧控制部,在所述第1燃料喷射控制的执行时,使所述第1喷射正时比在所述第2运转状态下的所述第1喷射正时即基准第1喷射正时提前。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置,
在内燃机的内燃机负载比预定负载高的运转区域即高负载区域中,所述燃烧控制部除了执行所述第1喷射和所述第2喷射以外,还在第3喷射正时执行所述燃料喷射阀的第3喷射,所述第3喷射正时为压缩行程中的比所述第1喷射正时靠前的正时,且所述第3喷射正时与所述第1喷射正时的间隔为被设定为喷射燃料通过所述第2喷射的执行开始后的自燃或扩散燃烧而燃烧的预定的第2喷射间隔,并且,
在内燃机的内燃机负载为所述预定负载以下的运转区域中的所述第1运转状态下,所述燃烧控制部执行所述第1燃料喷射控制,
在所述高负载区域中的所述第1运转状态下,所述燃烧控制部执行第2燃料喷射控制,所述第2燃料喷射控制,将所述第1喷射比例控制成与所述基准第1喷射比例相同的比例,且在实际的增压压力达到所述目标增压压力为止的期间中的至少一部分期间,使第3喷射比例比基准第3喷射比例增加,所述第3喷射比例是一个燃烧循环中的所述第3喷射的燃料喷射量相对于该燃烧循环中的总燃料喷射量的比例,所述基准第3喷射比例是在所述第2运转状态下的一个燃烧循环中的所述第3喷射的燃料喷射量相对于该燃烧循环中的总燃料喷射量的比例。
4.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置,
所述燃烧控制部,在所述第2燃料喷射控制的执行时,将所述第1喷射正时控制成与在所述第2运转状态下的所述第1喷射正时即基准第1喷射正时相同的正时,并且使所述第3喷射正时比在所述第2运转状态下的所述第3喷射正时即基准第3喷射正时提前。
5.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置,
所述第1运转状态为使内燃机的内燃机负载增加的加速运转状态。
6.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置,
所述第1运转状态为使内燃机的内燃机负载减少的减速运转状态。
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