CN107002585B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种内燃机的控制装置，即使在向各气缸喷射的燃料温度可能产生差异的情况下，也能够良好地控制发动机。内燃机的控制装置控制具备向多个气缸分别直接喷射燃料的燃料喷射阀的内燃机，并且具备获取向各上述气缸喷射的每个燃料的温度的燃料温度获取机构，基于由上述燃料温度获取机构获取的每个燃料的温度，设定各上述气缸的每一个的燃料喷射阀控制量、点火控制量、吸气排气阀控制量的至少一个。或者，内燃机的控制装置控制具备向多个气缸分别直接喷射燃料的燃料喷射阀的内燃机，并且具备：闭阀时期检测机构，其检测各上述燃料喷射阀的阀芯的闭阀时期；以及燃料温度推断机构，其根据由上述阀动作检测机构检测到的阀的闭阀期间，来推断燃料的温度。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置。

背景技术

向缸内直接喷射燃料的缸内直喷式发动机已众所周知，例如，公开有日本特开2009－47055号公报(专利文献1)等。由于近年的对排气限制、油耗限制的强化，因此，在这种缸内直喷式发动机中，要求更周密的发动机控制。例如，在上述公报中，根据混合燃料中的乙醇浓度，设定燃料喷射时期。

一般，内燃机的燃烧不仅受上述乙醇浓度的影响，而且受各种环境条件的影响。特别地，燃料温度对燃料喷雾的气化速度、缸内混合气的温度等产生影响。向发动机气缸内供给的燃料通过来自油轨、燃料喷射阀的传热而被加热。特别是在缸内直喷式发动机中，利用由燃烧而产生的热，燃料喷射阀成为高温，因此，向气缸供给的时刻的燃料温度比燃料泵排出时刻大幅上升。另外，在多气缸发动机中，由于在每个气缸的燃烧的偏差、发动机缸体的温度分布等，气缸间的燃料温度产生差异。因此，为了降低排放、降低油耗、提高输出性能，对气缸间的燃料温度的差异进行探测，与该差异对应地控制发动机是重要的。

日本特开2014－118952号公报(专利文献2)公开了对向缸内喷射的燃料温度进行测量的机构。本公报的燃料喷射装置在喷嘴主体内具备对阀座部上游的燃料的温度进行测量的温度传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－47055号公报

专利文献2：日本特开2014－118952号公报

发明内容

发明所要解决的课题

若如专利文献2所示地在燃料喷射阀内设置温度传感器，则存在燃料喷射阀的构造复杂，制造成本变高的问题。另外，一般而言，燃料温度和燃料喷射阀的温度不同，但是在专利文献2记载的方法中，将温度传感器配置为与喷嘴主体壁面接触，因此测量温度受喷嘴主体壁面温度的影响，存在燃料温度的测量误差变大的问题。而且，由于温度传感器的热容量，温度检测产生延迟，存在不能追随燃料温度的变化的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种内燃机的控制装置，即使在向各气缸喷射的燃料温度可能产生差异的情况下，也能够良好地控制发动机。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，例如采用权利要求记载的结构。

本发明为对具备向多个气缸分别直接喷射燃料的燃料喷射阀的内燃机进行控制的内燃机的控制装置，其特征在于，具备获取向各上述气缸喷射的每个燃料的温度的燃料温度获取机构，基于由上述燃料温度获取机构获取的每个燃料的温度，设定各上述气缸的每一个的燃料喷射阀控制量、点火控制量、吸气排气阀控制量的至少一个。

或者，本发明为对具备向多个气缸分别直接喷射燃料的燃料喷射阀的内燃机进行控制的内燃机的控制装置，其特征在于，具备：闭阀时期检测机构，其检测各上述燃料喷射阀的阀芯的闭阀时期；以及燃料温度推断机构，其根据由上述阀动作检测机构检测到的阀的闭阀期间，来推断燃料的温度。

发明效果

根据本发明，即使在向各气缸喷射的燃料温度可能产生差异的情况下，也能够良好地控制发动机。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的发动机***的图。

图2是燃料喷射阀100的纵剖视图。

图3是本实施方式的发动机整体图。

图4是内燃机的控制流程图。

图5是表示喷射指令脉冲、作用于喷射阀的阀芯的挤压力、阀芯的提升量的时间变化的一例的图。

图6是表示燃料的粘度与温度的相关例的图。

图7是根据喷射指令脉冲、喷射阀的阀芯提升量的关系，表示闭阀期间变化Δt的定义的图。

图8是表示闭阀期间Δt和燃料温度或者与燃料温度具有正相关的相对量的关系的图。

图9是表示燃料喷射阀的驱动电压和阀芯提升量的时间变化的例，示出了根据驱动电压波形的拐点求出闭阀时刻的例。

图10使用发动机整体图，表示向各气缸喷射的燃料的温度Tf＿a～Tf＿d、由燃料配管的温度传感器检测的燃料的温度Tf＿p的关系。

图11是表示燃料滞留在喷射阀内的时间与燃料的上升温度的关系的计算结果。

图12是表示燃料的温度变化与压缩混合气的温度变化的关系的计算结果。

图13是表示本实施方式的各气缸的闭阀期间和点火提前量的设定例的图。

图14是表示燃料喷射时刻与燃料消耗率、PM排出量的关系例的图。

图15是表示燃料喷射时刻与PM排出量的关系例的图，示出了燃料温度不同的情况的比较。

图16是表示本实施方式的各气缸的闭阀期间和喷射提前量的设定例的图。

图17是表示喷射量相对于燃料温度的变化的例的图。

图18是表示本实施方式的各气缸的闭阀期间和喷射脉冲宽度的设定例的图。

图19是本实施方式的发动机整体图，是在燃料喷射阀的喷嘴具备加热器110a～110d的发动机结构。

图20是表示本实施方式的各气缸的闭阀期间和加热器电力的设定例的图。

图21是本实施方式的发动机整体图，是具备电磁式吸气阀71和电磁式排气阀81的发动机结构。

图22是表示HCCI运转时的吸气排气阀时刻的设定例的图。

图23是表示本实施方式的各气缸的闭阀期间和负阀重叠期间的设定例的图。

具体实施方式

以下，使用附图，对实施例进行说明。

实施例

使用图1，对本发明的一实施方式的发动机***、发动机结构进行说明。

图1表示发动机结构的概况。本实施例的四循环发动机由发动机缸盖1、缸体2、活塞3、吸气阀7、排气阀8形成燃烧室10。燃料喷射阀100设于缸体2，其喷射喷嘴贯通至燃烧室10，构成所谓的缸内直喷式发动机。

活塞3经由连杆17而与曲轴18连结，在曲轴18设有能够对曲柄角度和发动机转速进行检测的曲柄角传感器19。在缸体2设置有对冷却水的温度进行检测的水温传感器20。在吸气管5设有能够对吸入的空气量进行调节的节流阀23，在其上游设有能够对吸入的空气量进行检测的气流传感器(未图示)。在排气管6具备三效催化剂14，在其上游侧设有空燃比传感器15，在下游设有O₂传感器16。

在加速器踏板21具备对驾驶员的踩踏量进行检测的加速器开度传感器22。

被设置在燃料箱25内的低压泵26加压的燃料通过低压燃料配管24输送至高压泵27。被高压泵27加压至约5～30MPa的燃料通过高压燃料配管28输送至燃料喷射阀100。高压泵27的燃压根据从ECU120传送至高压泵27的燃压指令值124设定。

利用燃料温度传感器29检测高压燃料配管28中的燃料温度，并向ECU120输入燃料温度值125。

ECU120由以下构件等构成：根据设定的程序执行运算处理的中央处理装置(CPU)30；存储控制程序、运算所需的数据的只读存储器(ROM)31；用于临时存储运算结果的随机存取存储器(RAM)32；接收来自各传感器的信号的输入电路33；根据运算结果向各装置发送信号的输出电路34。ECU120基于加速器开度传感器22、冷却水温传感器20、空燃比传感器15、O₂传感器16等各传感器的检测值，决定燃料喷射器100的喷射时刻、喷射期间、火花塞4的点火时刻、高压泵27的燃压、节流阀23的开度等，向这些各装置发送控制信号，将发动机设定为预定的运转条件。

燃料喷射阀100被驱动电路121驱动。更具体而言，从ECU120向驱动电路121传送喷射指令值122，在驱动电路121，向喷射阀100输出能够以与喷射指令值122对应的时刻及期间进行开阀的驱动电流。另外，利用驱动电路121，向ECU120传送喷射阀的驱动电压值123。

接下来，使用图2，对本实施例的燃料喷射阀及其驱动装置的结构和基本动作进行说明。

图2是表示燃料喷射阀100的纵剖视图和表示用于驱动该燃料喷射阀的驱动电路121、ECU120的结构的一例的图。在本实施例中，ECU120和驱动电路121构成为分体的构件，但是ECU120和驱动电路121也可以构成为一体的构件。

ECU120从各种传感器获取表示发动机的状态的信号，根据内燃机的运转条件，运算合适的喷射脉冲的宽度、喷射时刻。从ECU120输出的喷射指令值122输入至燃料喷射阀的驱动电路121。驱动电路121控制对设于燃料喷射阀100内的螺线管(线圈)105施加的电压，向燃料喷射阀100供给驱动电流。另外，从驱动电路121向ECU120传送施加到螺线管(线圈)105的电压值123，从而能够被ECU120读取。

使用燃料喷射阀100的纵剖面，对结构和动作进行说明。图2所示的燃料喷射阀100是常闭型电磁阀(电磁式燃料喷射阀)，在未向螺线管105通电的状态下，阀芯114受弹簧110施力，与阀座118贴紧而成为闭合状态。在该闭合状态下，利用调零弹簧112，使可动件102与阀芯114贴紧，在阀芯114闭合的状态下，可动件102与磁芯107之间具有空隙。从燃料喷射阀的上部供给燃料，利用阀座118密封燃料。在闭阀时，弹簧110的力及燃料压力的力作用于阀芯，向闭合方向按压。

产生用于开闭阀的电磁力的磁路由配置于磁芯107和可动件102的外周侧的筒状部件即喷嘴架101、磁芯107、可动件102以及外壳103构成。当向螺线管105供给电流时，在磁路中产生磁通量，在作为可动构件的可动件102与磁芯107之间产生磁吸引力。当作用于可动件102的磁吸引力超过弹簧110的载荷及因燃料压力而作用于阀芯的力的和时，可动件102向上方移动。此时，阀芯114与可动件102一同向上方移动，移动至可动件102的上端面碰到磁芯107的下表面。其结果，阀芯114从阀座118分离，所供给的燃料从喷射口119喷射。然后，在可动件102的上端面碰到磁芯107的下表面后，阀芯114脱离可动构件而过冲，在固定的时间后，阀芯114在可动件102上静止。当切断向螺线管105的电流供给时，磁路中产生的磁通量减少，磁吸引力降低。当磁吸引力变得比将弹簧110的载荷和因燃料压力而阀芯114及可动件102受到的流体力合在一起的力更小时，可动件102及阀芯114向下方移动，在阀芯114与阀座118碰撞的时刻，可动件102脱离阀芯114。另一方面，阀芯114在与阀座118碰撞后静止，燃料的喷射停止。

接下来，使用图3，对发动机整体结构进行说明。本发动机是四个气缸的结构，在缸体2设有四个燃烧室10a、10b、10c、10d。另外，在各燃烧室10a、10b、10c、10d分别设有燃料喷射阀100a、100b、100c、100d。各燃料喷射阀100a、100b、100c、100d分别被驱动电路121a、121b、121c、121d驱动。从ECU120向各驱动电路121a、121b、121c、121d传送喷射指令信号122a、122b、122c、122d。另外，从各驱动电路121a、121b、121c、121d向ECU120传送驱动电压值123a、123b、123c、123d。

即，在各燃烧室设置的燃料喷射阀100a、100b、100c、100d能够被ECU120分别独立地驱动，另外，能够分别独立地读取其驱动电压值123a、123b、123c、123d。

另外，在本实施例中示出了四个气缸的发动机结构，但是本发明不限于此，例如，也可以为由三个气缸或六个气缸等其它气缸数量构成的发动机结构。

接下来，使用图4，对本实施方式的内燃机的控制流程进行说明。图4示出了在ECU120执行的内燃机的处理流程图。在S401，更新发动机循环数n。在此，发动机循环数是以曲柄角720度为一单位的时间步骤数。然后，在S402，进行各气缸的燃料喷射阀的闭阀期间探测，然后，在S403，进行各气缸的燃料喷射阀、点火装置、吸气排气阀的控制，进入下一发动机循环。

如上所述，在本实施方式中，在发动机运转中，边持续实施各气缸的燃料喷射阀的闭阀期间探测，边基于其检测结果进行发动机的控制。此外，在图4的例中，在每个发动机循环中进行燃料喷射阀的闭阀期间探测，但是为了降低因闭阀期间探测而引起的ECU的运算负荷，也可以每预定循环(例如，十个循环)、预定时间(例如，一秒)进行一次燃料喷射阀的闭阀期间探测。或者，例如，也可以在发动机处于过渡变换状态的情况下以紧密的循环间隔进行燃料喷射阀的闭阀期间探测，在发动机处于稳定状态的情况下，以疏松的循环间隔进行燃料喷射阀的闭阀期间探测。另外，也可以在每个发动机循环中进行不同的气缸的燃料喷射阀的闭阀期间探测。例如，也可以以第一循环仅进行一号气缸的燃料喷射阀的闭阀期间探测，在第二循环，仅进行二号气缸的燃料喷射阀的闭阀期间探测的方式，在每个循环中依次进行不同的气缸的燃料喷射阀的闭阀期间探测。

在本实施方式中，为了取得向气缸喷射的燃料温度的气缸偏差，对各气缸的燃料喷射阀的闭阀期间进行探测。

接下来，使用图5～图10，对取得向气缸喷射的燃料温度的气缸偏差的方法进行说明。

图5示出从ECU120向燃料喷射阀100的驱动电路121输入的喷射指令脉冲、作用于燃料喷射阀100的阀芯114的挤压力、阀芯114的提升量的时间变化的一例，对于同一喷射指令脉冲，比较了燃料的粘度(粘性系数)大的情况和燃料的粘度小的情况。在此，挤压力是作用于阀芯114的燃料的阻力，挤压力为正值的情况下，表示对阀芯作用开阀方向的力。众所周知，该挤压力Fsq与阀芯的移动速度V、阀芯与对置壁的间隙h、燃料的粘度μ之间具有式1所示的关系，挤压力Fsq与燃料的粘度成比例。闭阀时，挤压力Fsq向妨碍阀芯的闭阀的方向起作用，因此根据燃料的粘度，阀芯的闭阀特性发生变化，如图5的提升量的图表所示，燃料的粘度小的情况下的闭阀时刻比燃料的粘度大的情况下的闭阀时刻早。即，就闭阀时刻和从喷射指令脉冲关断时刻到阀芯闭合的时间而言，燃料的粘度小的情况(t1)比燃料的粘度大的情况(t2)短。即，根据从喷射指令脉冲关断时刻到阀芯闭合的时间的差别，能够检测燃料的粘性的差别。

式1

另一方面，众所周知，在燃料的粘度与燃料的温度之间具有类似于图6所示的负相关。因此，通过检测从喷射指令脉冲关断时刻到阀芯闭合的时间，能够判断气缸间的燃料的粘性的差别，进一步，根据气缸间的燃料的粘性的差别，使用图6的相关性，取得气缸间的燃料温度的差别。

在本方法中，根据燃料喷射阀的阀芯的运动求出燃料温度的偏差，因此无需在燃料喷射阀内、燃料喷射阀的附近设置温度传感器。因此，能够实现低成本且紧凑。而且，在本方式中，不受构造物的壁面温度、热容量的影响，因此具有以下优点：在构造物与燃料的温度差大的情况、温度的瞬时变化大的情况下，也能够精度良好地取得气缸间的温度偏差。

另外，例如，在四个气缸发动机的情况下，也可以根据作为两端的气缸的一号气缸和四号气缸的喷射阀的阀芯闭合的时间的差别(或者燃料温度的差别)，求出一号气缸与四号气缸的燃料温度差ΔT14，与另外的二号气缸、三号气缸的温度差则根据ΔT14通过插值法来求出。具体而言，可以按照一号气缸与二号气缸的燃料温度差ΔT12＝ΔT14/3、一号气缸与三号气缸的燃料温度差ΔT13＝2×ΔT14/3来求出。即使在气缸数不同的情况下，也能够同样地根据至少两个气缸的喷射阀的阀芯闭合的时间的差别(或者燃料温度的差别)，使用插值法求出其它的气缸间的燃料温度偏差。于是，能够降低用于求出燃料温度偏差的ECU运算负荷。

对本实施方式的推断燃料温度偏差的方法更详细地进行说明。图7示出了燃料的喷射指令脉冲和燃料喷射阀的阀芯的提升量的时间变化的一例，对于同一喷射指令脉冲，示出了燃料的粘度为基准粘度μ0(燃料温度为基准温度Tf0)的情况和燃料的粘度未知(燃料温度未知)的情况下的提升量的例。基准温度Tf0例如为20℃。并且，将基准粘度μ0下的从喷射指令脉冲关断时刻t＿off到阀芯闭合的时间定义为t0。而且，将未知粘度下的从喷射指令脉冲关断时刻t＿off到阀芯闭合的时间定义为tx。并且，将闭阀期间Δt定义为Δt＝tx/t0。

这样用t0标准化地定义闭阀期间Δt是为了减小燃料喷射阀的个体差对闭阀期间的影响。即，由于燃料喷射阀的制作偏差等，即使为同一燃料粘度，也存在根据喷射阀的不同，而阀芯的闭阀特性不同的可能性。个体偏差对闭阀特性的影响被认为在tx和t0都出现，因此通过取两者的比，从而抵消该影响，降低燃料喷射阀的个体差对闭阀期间Δt的影响。

另外，t0也可以设为例如在发动机刚刚冷启动后，从喷射指令脉冲关断时刻到燃料喷射阀的阀芯闭合的时间。发动机刚刚冷启动后，各气缸的燃料温度大致相同，因此能够以此时的燃料温度为基准温度Tf0，取得t0。另外，通过在发动机刚刚冷启动后取得t0，从而即使在根据历时、燃料特性等而燃料喷射阀的闭阀特性发生变化的情况下，也能够将该影响反映到t0。

在这样得到的闭阀期间Δt与燃料温度(或者与燃料温度具有正相关的相对量)之间具有类似于图9所示的关系，因此根据该关系和在各气缸检测到的Δt，能够求出气缸间的燃料温度偏差。

在本实施方式中，以与这样求出的气缸间的燃料温度偏差对应的方式，决定每个气缸的燃料喷射阀控制量、或者每个气缸的点火控制量、或者每个气缸的吸气排气阀控制量。在本实施方式，并非必须推断燃料温度的绝对值，也可以推断与燃料温度具有正相关的相对量。图6所示的燃料粘度与燃料温度的相关特性根据燃料特性而变化，但是燃料温度变高则粘性变小的定性的特性不因燃料特性而变化。因此，在本实施方式中，不需要每个燃料特性具有燃料粘度与燃料温度的相关特性，也可以例如使用作为代表性的燃料成分的异辛烷的燃料粘度与燃料温度的相关特性，求出与气缸间的燃料温度偏差具有正相关的相对量。由此，无需设置用于探测燃料特性的传感器、无需进行用于推断燃料特性的处理。

另外，为了求出闭阀期间Δt，则必须知道燃料喷射阀的闭阀时刻。就燃料喷射阀的闭阀时刻而言，在例如专利公报US2012/0291757A1中公开了根据燃料喷射阀的驱动电压波形进行探测的技术。使用图10，简洁地说明本公开技术的燃料喷射阀的闭阀时刻的检测方法。

图10示出了燃料喷射阀的提升量和燃料喷射阀驱动电压的时间变化的一例。通过燃料喷射阀的芯进行移动，从而燃料喷射阀的磁线圈的电感变化，因此在闭阀时，如图10所示地在驱动电压的波形产生拐点。因此，通过对在驱动电压的波形产生拐点的时间进行探测，能够检测燃料喷射阀的闭阀时刻。通过闭阀时刻与喷射指令脉冲的关断时刻(t＿off)的差，能够求出喷射阀的闭阀期间Δt。

根据上述方法推断出的各气缸的燃料温度与设于高压燃料配管的燃料温度传感器的检测燃料温度不同。如图11所示，若将各气缸的燃料温度分别设为Tf＿a、Tf＿b、Tf＿c、Tf＿d，将设于高压燃料配管的燃料温度传感器29的检测燃料温度设为Tf＿p，则Tf＿a、Tf＿b、Tf＿c、Tf＿d比Tf＿p高。这是因为，存在从高压燃料配管28、燃料喷射阀100a、100b、100c、100d等向燃料的传热。即，在发动机运转时，高压燃料配管28、燃料喷射阀100a、100b、100c、100d相比其内部的燃料为高温，因此在燃料通过高压燃料配管28、燃料喷射阀100a、100b、100c、100d的期间，燃料温度上升。

如图11所示，以流过发动机缸体2的冷却水从发动机缸体2的一方流入，从另一方流出的方式设置有冷却水路。另外，一般而言，对于进入气缸内的空气量、燃料量、气缸内的气体流动等，每个气缸产生差异。与之相随，各气缸的燃烧温度也产生偏差。一般，由于这些原因，发动机缸体2产生温度分布。

从高压燃料泵27到燃料喷射阀100a、100b、100c、100d的高压燃料配管的长度根据气缸而不同、在发动机缸体2具有温度分布，因此各气缸的燃料受到的传热量产生差异。因此，一般而言，Tf＿a、Tf＿b、Tf＿c、Tf＿d成为分别不同的温度。

图12表示通过数值模拟计算出燃料温度根据气缸变化多少的结果。在模拟中，假设，在图11所示的直列四气缸发动机中，冷却水从气缸1侧进入发动机缸体内，从气缸4侧流出。将冷却水的入口温度设为80℃，将出口温度设为120℃。在图12中，横轴表示燃料在喷射阀内的滞留时间(从燃料进入喷射阀到喷射至缸内的时间)，纵轴表示燃料在喷射阀内的上升温度。如图12所示，燃料从燃料喷射阀壁面受热，从而温度上升。相比气缸1，在气缸4，冷却水温度高，因此燃料喷射阀的温度变高，其结果，燃料的上升温度也比气缸1大。在一般的缸内直喷式汽油发动机中，燃料的喷射阀内滞留时间为10秒左右，该情况下，气缸间的燃料温度产生约18℃的差异。

而且，在图13中示出了相对于燃料的温度变化，计算出缸内的压缩混合气温度(压缩上死点的混合气温度)变化了多少的结果。根据图13，当燃料温度相差18℃时，压缩混合气温度变化7℃。

引擎高负载运转时的引起爆震的难易度受压缩混合气温度的影响很大，压缩混合气温度越低，越难以引起爆震。即，由于燃料温度在气缸间不同，从而根据气缸，引起爆震的难易度产生差别。

因此，通过以与气缸间的燃料温度的差异对应的方式进行发动机控制，从而能够抑制爆震的发生，并且改善引擎的油耗、输出。

使用图14，对改善引擎高负载运转时的油耗、输出的实施例进行说明。在本实施方式中，如图14所示，在进行用于避免爆震的点火时期滞后控制的引擎运转状态下，相对于燃料喷射阀的闭阀期间短(即，燃料温度高)的气缸的点火时期，将燃料喷射阀的闭阀期间长(即，燃料温度低)的气缸的点火时期设定于提前侧。由此，燃料温度低且难以引起爆震的气缸的点火时期接近油耗、输出性能高的最佳点火时期(MBT)。其结果，相比将所有的气缸的点火时期设置为相同的情况，能够维持爆震性能相同，并且实现引擎的油耗降低、输出提高。

另外，在其它实施方式中，以与气缸间的燃料温度的差异对应的方式进行发动机控制，从而能够抑制排放物的产生，并且改善引擎的油耗。

使用图15～图17，对不增加从引擎排出的粒子状物质(PM)而降低引擎的油耗的实施例进行说明。

图15表示缸内直喷式汽油发动机的粒子状物质(PM)排出量和燃料消耗率相对于燃料喷射时刻的关系。图15分别示出了在缸内直喷式汽油发动机的刚刚冷启动后，吸气冲程内的燃料喷射时期与PM排出量的关系、吸气冲程内的燃料喷射时期与燃料消耗率的关系。在此，发动机刚刚冷启动后是从发动机冷启动到发动机的冷却水温度或者润滑油温度成为例如60℃之间。

当燃料喷射时期提前(接近吸气上死点)时，活塞顶面的位置接近燃料喷射阀，喷射至缸内的燃料大量附着于活塞顶面。附着于壁面的燃料扩散燃烧，从而产生PM，因此，在这样的条件下，PM排出量增加。另一方面，当燃料喷射时期提前时，燃料与缸内空气的在点火时期前的混合时间变长，因此混合气的均质性变好。当混合气的均质性好时，未燃燃料减少，因此油耗变好。因此，油耗变得最好的喷射时期(A点)相对于PM排出量成为最少的喷射时期(B点)，成为提前侧。因此，因为油耗最佳喷射时期和PM最小喷射时期不一致，所以存在当以使PM排出量最小的方式确定喷射时期时，则油耗变差的课题。

另一方面，当向缸内喷射的燃料温度上升时，促进附着在活塞顶面的燃料的气化，因此，如图16所示，相比向缸内喷射的燃料温度低的情况，喷射时期提前侧的PM排出量减少。

因此，在本实施方式中，如图17所示，在引擎刚刚冷启动后，相对于燃料喷射阀的闭阀期间长(即，燃料温度低)的气缸的喷射时期，将燃料喷射阀的闭阀期间短(即，燃料温度高)的气缸的喷射时期设定于提前侧。在燃料温度高对气缸中，即使将喷射时期设定于提前侧，也由于在壁面附着的燃料的气化迅速而抑制PM的增大。另外，通过喷射时期提前，从而能够形成均质性高的混合气。由此，能够不增加PM排出量，而降低引擎的油耗。

燃料的气化速度直接受燃料温度的影响。在本实施例中，实际上以与向缸内喷射的燃料温度对应的方式决定喷射时刻，因此，相比基于引擎的冷却水温度、润滑油温度决定喷射时刻，能够进行符合气化速度的实际状态的准确的控制。

另外，在其它实施方式中，以与气缸间的燃料温度的差异对应的方式进行发动机控制，从而能够减小每个气缸的燃料喷射量的偏差，改善引擎的排放性能、油耗性能。

使用图18、图19，对降低每个气缸的燃料喷射量的偏差，改善引擎的排放性能、油耗性能的实施例进行说明。

图18表示在同一喷射脉冲宽度、同一燃压下，喷射量相对于向缸内喷射的燃料温度的关系。当燃料温度变高时，燃料的粘度变小，因此在燃料喷射阀内的燃料与壁面的粘性剪切应力减小，喷射量增多。因此，当气缸间存在燃料温度的偏差时，每个气缸的燃料喷射量产生偏差，引擎的排放性能、油耗性能降低。

因此，在本实施方式中，如图19所示，相对于燃料喷射阀的闭阀期间长(即，燃料温度低)的气缸的喷射脉冲宽度，将燃料喷射阀的闭阀期间短(即，燃料温度高)的气缸的喷射脉冲宽度设定得窄。由此，能够减小每个气缸的燃料温度的差别导致的燃料喷射量的偏差，改善引擎的排放性能、油耗性能。

另外，在其它实施方式中，通过以与气缸间的燃料温度的差异对应的方式进行发动机控制，从而能够减小均质压燃(HCCI)运转中的点火偏差，改善引擎的油耗、排气、运转性(振动、噪音)。

使用图20、图21，对减小HCCI运转中的点火偏差，改善引擎的油耗、排气、运转性(振动、噪音)的实施例进行说明。HCCI是如下运转方式：使缸内的空燃比相比理论空燃比形成燃料稀薄，通过由残留废气的热等进行的吸气气体的加热、高压缩比等，使缸内气体成为高温，通过自点火，使混合气燃烧。HCCI运转中，自点火时刻受压缩混合气的温度影响大，一般，压缩混合气温度越高，自点火时刻越早。因此，当气缸间产生燃料温度的差异时，在每个气缸中，自点火时刻零散。更具体而言，在向缸内喷射燃料的气缸中的燃料温度高的气缸中，压缩混合气的温度比燃料温度低的气缸高，因此自点火时刻提前。因此，当气缸间自点火时刻零散时，导致引擎的油耗、排气、运转性(振动、噪音)的变差。

因此，在本实施方式中，在图20所示的发动机结构中，进行符合每个气缸的燃料温度的控制，从而减小HCCI的自点火时刻的偏差。

在图20所示的发动机结构中，在燃料喷射阀100a、100b、100c、100d的喷嘴部分别设有电加热器110a、110b、110c、110d。另外，加热器控制器111a、111b、111c、111d基于来自ECU120的指令值113a、113b、113c、113d，对向电加热器110a、110b、110c、110d供给的电力进行增减。并且，ECU120以检测到的各气缸的燃料温度成为恒定温度的方式控制加热器控制器向电加热器供给的电力。图21表示被这样控制的燃料温度和加热器电力的一例。

在本实施方式中，如图21所示，相对于向设置在加热器关断时的闭阀期间短(即，燃料温度高)的气缸的燃料喷射阀上的电加热器的供给电力量，将向设置在加热器关断时的闭阀期间长(即，燃料温度低)的气缸的燃料喷射阀上的电加热器的供给电力量设置得大，其中加热器关断时是指向电加热器的供给电力为零或微小(例如，通常电力供给量的1％以下)时。由此，向各气缸喷射的燃料温度均匀化。于是，各气缸的压缩混合气温度的偏差变小，HCCI运转时的自点火时刻的偏差减少。其结果，能够改善引擎的油耗、排气、运转性(振动、噪音)。

进一步地，使用图22～图24，对减小HCCI运转中的点火偏差，改善引擎的油耗、排气、运转性(振动、噪音)的其它实施例进行说明。

图22示出了用于实施减小HCCI的点火时期的其它实施例的发动机结构。在本发动机设有电磁式吸气阀71和电磁式排气阀81。电磁式吸气阀71和电磁式排气阀81被电磁阀驱动电路115驱动，通过来自ECU120的电磁阀控制指令值116来设定吸气排气阀的开闭时刻。在图22中，为了简化，仅示出了多气缸发动机的一个气缸的结构，其它气缸也为同样的结构。通过这样的结构，ECU120能够对每个气缸设定各气缸的吸气排气阀的开闭时刻。

图23表示HCCI运转时的吸气排气阀时刻的一例。在HCCI运转时，从排气冲程的后期到吸气冲程的前期，设置吸气阀、排气阀均闭合的期间，即所谓的负重叠期间。通过该负重叠，将废气关在缸内，加热缸内的吸气。当负重叠期间变长时，关在缸内的残留气体的量增加，因此，混合气温度变高。

在本实施例的发动机中，在负重叠的期间，根据从ECU向各气缸的电磁阀驱动电路传送的电磁阀控制指令值，来控制吸气排气阀的开闭时刻，从而能够对每个气缸进行决定。

在本实施方式的内燃机的控制装置中，相对于燃料喷射阀的闭阀期间，如图24所示地决定各气缸的负重叠期间。即，在本实施方式中，相比理论混合比，在燃料稀薄的运转条件下，将燃料喷射阀的闭阀期间短(即，燃料温度高)的气缸的负重叠期间设定得比燃料喷射阀的闭阀期间长(即，燃料温度低)的气缸的负重叠期间短。由此，燃料温度高的气缸的残留气体变得比燃料温度低的气缸少。于是，因燃料温度的差异而产生的气缸间的压缩混合气温度的偏差变小，HCCI运转时的自点火时刻的偏差减少。其结果，能够改善引擎的油耗、排气、运转性(振动、噪音)。

此外，本发明不限定于上述的实施方式，包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的实施方式，不限定于必须具备所说明的所有的结构。

另外，也可以以与上述不同的方法来检测或推断向缸内喷射的燃料温度，以与由此检测到或推断出的燃料温度对应的方式，决定每个气缸的燃料喷射阀控制量、或者每个气缸的点火控制量、或者每个气缸的吸气排气阀控制量。例如，也可以，如专利文献2所示地在燃料喷射阀内设置温度传感器，使用由该温度传感器得到的每个气缸的燃料温度，进行用于避免爆震的点火延迟控制，在该运转状态下，将燃料温度低的气缸的点火时期设定得比燃料温度高的气缸的点火时期提前。另外，也可以，使用由上述温度传感器得到的每个气缸的燃料温度，在引擎刚刚冷启动后，以将燃料温度高的气缸的喷射时期设定得比燃料温度低的气缸的喷射时期提前的方式进行设定。另外，也可以，使用由上述温度传感器得到的每个气缸的燃料温度，将燃料温度高的气缸的喷射脉冲宽度设定得比燃料温度低的气缸的喷射脉冲宽度窄。另外，也可以，使用由上述温度传感器得到的每个气缸的燃料温度，具备分别加热燃料喷射阀的燃料加热机构和分别控制向上述燃料加热机构的供给热量的加热控制机构，将向设置在向上述燃料加热机构的供给热量为零或微小的情况下燃料温度低的气缸上的燃料加热机构的供给热量设定为，比向设置在向上述燃料加热机构的供给热量为零或微小的情况下燃料温度高的气缸上的燃料加热机构的供给热量大。进一步地，也可以，使用由上述温度传感器得到的每个气缸的燃料温度，在相比理论空燃比，以燃料稀薄的空燃比运转的状态下，将燃料温度高的气缸的负阀重叠期间设定得比燃料温度低的气缸的负阀重叠期间短。

上述例示了缸内喷射式火花点火发动机的实施例，但本发明不限于此，也可以是柴油发动机(压缩点火发动机)。

另外，燃料喷射阀也不限于螺线管驱动式燃料喷射阀，也可以是压电驱动方式、磁致伸缩元件驱动方式等。而且，对于阀芯的驱动方向，除了本实施例记载的内开阀方式，也可以是外开阀方式。

另外，能够将某实施例的结构的一部分置换成其它实施例的结构，也能够向某实施例的结构添加其它实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够进行其它结构的追加、删除、置换。

另外，上述的各结构、功能、处理部、处理机构等也可以通过例如以集成电路来设计它们的一部分或者全部，从而用硬件实现。另外，上述的各结构、功能等也可以通过处理器解析并执行实现各功能的程序而以软件来实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息能够位于存储器、硬盘等存储装置、或者IC卡、SD卡、DVD等存储介质。

另外，控制线、信息线示出了认为说明上所需的部分，不限定产品上必须示出所有的控制线、信息线。实际上，可以认为大部分的结构相互连接。

符号说明

2—发动机缸体，10—气缸，24—节流阀，27—高压燃料泵，28—高压燃料配管，29—燃料温度传感器，71—电磁式吸气阀，81—电磁式排气阀，100—燃料喷射阀，105—螺线管，110—电加热器，111—加热器控制器，114—阀芯，115—电磁阀控制电路，118—阀座，120—ECU，121—驱动电路。

Claims (8)

1.一种内燃机的控制装置，其控制具备向多个气缸分别直接喷射燃料的燃料喷射阀的内燃机，

上述内燃机的控制装置的特征在于，

具备燃料温度获取机构，该燃料温度获取机构获取向各上述气缸喷射的每个燃料的温度，

基于由上述燃料温度获取机构获取的每个燃料的温度，设定各上述气缸每一个的燃料喷射阀控制量、点火控制量、吸气排气阀控制量的至少一个，

所述内燃机的控制装置还具备：

闭阀时期检测机构，其检测各上述燃料喷射阀的阀芯的闭阀时期；以及

燃料温度推断机构，其根据由上述闭阀时期检测机构检测到的阀的闭阀期间，来推断每个燃料的温度，

其中所述闭阀期间为Δt，其定义为Δt＝tx/t0，t0为燃料的粘度为基准粘度下的从喷射指令脉冲关断时刻到阀芯闭合的时间，tx为燃料的粘度为未知粘度下的从喷射指令脉冲关断时刻到阀芯闭合的时间。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

在进行用于避免爆震的点火延迟控制的运转状态下，将燃料喷射阀的闭阀期间长的气缸的点火时期设定为比燃料喷射阀的闭阀期间短的气缸的点火时期提前。

3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

在上述内燃机刚刚冷启动后，将上述燃料喷射阀的闭阀期间短的气缸的喷射时期设定为比闭阀期间长的气缸的喷射时期提前。

4.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

使上述燃料喷射阀的闭阀期间短的气缸的喷射期间指令值比上述燃料喷射阀的闭阀期间长的气缸的喷射期间指令值短。

5.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，具备：

燃料加热机构，其对各上述燃料喷射阀分别进行加热；以及

加热控制机构，其控制对各上述燃料加热机构的热供给状态，

相比于在将供给上述燃料加热机构的热量设为零或者微小的情况下向燃料喷射阀的闭阀期间短的气缸的燃料加热机构供给的热量，使在将供给上述燃料加热机构的供给热量设为零或者微小的情况下向燃料喷射阀的闭阀期间长的气缸的燃料加热机构供给的热量大。

6.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

在以比理论空燃比更燃料稀薄的空燃比进行运转的状态下，使燃料喷射阀的闭阀期间短的气缸的负阀重叠期间比燃料喷射阀的闭阀期间长的气缸的负阀重叠期间短。

7.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

具备第二燃料温度推断机构，该第二燃料温度推断机构利用由燃料温度推断机构推断的至少两个不同的气缸的燃料温度，来推断除此之外的气缸的燃料温度。

8.一种内燃机的控制装置，其控制具备向多个气缸分别直接喷射燃料的燃料喷射阀的内燃机，

上述内燃机的控制装置的特征在于，具备：

闭阀时期检测机构，其检测各上述燃料喷射阀的阀芯的闭阀时期；以及

燃料温度推断机构，其根据由上述闭阀时期检测机构检测到的阀的闭阀期间，来推断燃料的温度，

其中所述闭阀期间为Δt，其定义为Δt＝tx/t0，t0为燃料的粘度为基准粘度下的从喷射指令脉冲关断时刻到阀芯闭合的时间，tx为燃料的粘度为未知粘度下的从喷射指令脉冲关断时刻到阀芯闭合的时间。

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