專利名稱：柴油機(jī)的控制裝置和控制柴油機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種柴油機(jī)的控制裝置和控制柴油機(jī)的方法。該控制裝置推算或 者檢測(cè)柴油機(jī)的實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)基本上基于燃料噴射正時(shí)進(jìn)行控制。但是，難于直接地檢測(cè)實(shí) 際的點(diǎn)火正時(shí)。因此，實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)是否正確地滿足所需的點(diǎn)火正時(shí)通常是不確定的。柴 油機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)會(huì)影響燃料消耗和排氣中的氮氧化物(NOx)的排放量?？刂茖?shí)際的點(diǎn)火正 時(shí)從而滿足所需的點(diǎn)火正時(shí)以實(shí)現(xiàn)NOx排放量與燃料消耗之間的理想平衡是重要的，它們 是具有折中關(guān)系的。日本待審專利出版物No. 9-144583公開一種技術(shù)，包括連接至柴油機(jī)的缸組的振 動(dòng)傳感器(所謂的爆震傳感器)。該技術(shù)僅僅將振動(dòng)傳感器的振動(dòng)幅度已經(jīng)達(dá)到特定水平 時(shí)所處的正時(shí)判定為點(diǎn)火正時(shí)。但是，實(shí)際上，除了由于點(diǎn)火和燃燒而造成的振動(dòng)部件，還存在許多的振動(dòng)部件。 難于完全地將由于點(diǎn)火和燃燒而造成的振動(dòng)部件與其他振動(dòng)部件分離開。另外，振動(dòng)可在 燃燒循環(huán)中發(fā)生變化。難于采用相關(guān)技術(shù)的方法正確地判定點(diǎn)火正時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
在一項(xiàng)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種柴油機(jī)的控制裝置，包括加速度檢測(cè)器，所述加 速度檢測(cè)器包括加速度傳感器，所述加速度傳感器連接至限定燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)體，所述加 速度檢測(cè)器配置成輸出振動(dòng)加速度；積分器，所述積分器配置成從至少在點(diǎn)火正時(shí)之前的 預(yù)定積分啟動(dòng)正時(shí)積分與振動(dòng)加速度的幅度相當(dāng)?shù)闹担槐容^單元，所述比較單元配置成比 較所述積分器的積分值與預(yù)定點(diǎn)火正時(shí)判斷水平；以及實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)判斷單元，所述實(shí)際 點(diǎn)火正時(shí)判斷單元配置成根據(jù)到達(dá)正時(shí)判斷實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)，在所述到達(dá)正時(shí)，所述積分值 已經(jīng)到達(dá)所述點(diǎn)火正時(shí)判斷水平。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種控制柴油機(jī)的方法，包括通過(guò)連接至限定燃燒 室的發(fā)動(dòng)機(jī)體的加速度傳感器檢測(cè)振動(dòng)加速度；輸出所述振動(dòng)加速度；從至少在點(diǎn)火正時(shí) 之前的預(yù)定積分啟動(dòng)正時(shí)積分與所述振動(dòng)加速度的幅度相當(dāng)?shù)闹?；比較積分值和預(yù)定點(diǎn)火 正時(shí)判斷水平；以及根據(jù)到達(dá)正時(shí)判斷實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)，在所述到達(dá)正時(shí)，所述積分值已經(jīng)到 達(dá)所述點(diǎn)火正時(shí)判斷水平。實(shí)施例的基本原理是從至少在點(diǎn)火正時(shí)之前的正確積分啟動(dòng)正時(shí)起連續(xù)地積分 與振動(dòng)加速度幅度相當(dāng)?shù)慕^對(duì)值。該積分值單調(diào)地增加，并且包含除了由于點(diǎn)火和燃燒造 成的振動(dòng)部件之外的振動(dòng)部件。當(dāng)該階段到達(dá)點(diǎn)火和燃燒并且由于燃燒造成的振動(dòng)部件被集成時(shí)，積分值相對(duì)地增加。根據(jù)本發(fā)明人對(duì)實(shí)施例的研究，假定在到達(dá)正時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)定燃燒 狀態(tài)，在到達(dá)正時(shí)，積分值已經(jīng)到達(dá)特定閾值，即，點(diǎn)火正時(shí)判斷水平。該到達(dá)正時(shí)正確地關(guān) 聯(lián)于實(shí)際的實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)，而不受到其他振動(dòng)部件的影響。采用本發(fā)明的內(nèi)容，能夠精確地推算或者檢測(cè)實(shí)際的點(diǎn)火正時(shí)，而不會(huì)受到除了 由于柴油機(jī)的燃燒造成的振動(dòng)部件之外的各種振動(dòng)部件的影響。


附圖結(jié)合于此并且構(gòu)成該說(shuō)明書的一部分，附圖示出本發(fā)明目前的優(yōu)選實(shí)施例， 連同上述的總體描述和下面的詳細(xì)說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的各個(gè)特征。圖1是示出使用根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例的控制裝置的柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)的解釋性 視圖；圖2是示出用于點(diǎn)火正時(shí)檢測(cè)的處理流程的流程圖；圖3是示出取樣時(shí)間段的實(shí)例的解釋性視圖；圖4是示出將被積分的振動(dòng)加速度的頻率范圍的實(shí)例的解釋性視圖；圖5示出在不同的噴射正時(shí)(A)至⑶下缸內(nèi)壓的變化和振動(dòng)加速的變化的解釋 性視圖；圖6是示出第一控制圖的特性的特性視圖；圖7(A)_(B)示出解釋性視圖，這些視圖示出在三個(gè)不同點(diǎn)火正時(shí)下的積分值和 檢測(cè)值；圖8(A)_(C)示出解釋性視圖，這些視圖示出在三種不同操作條件(A)至(C)下的 檢測(cè)值與實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)之間的關(guān)系；圖9示出用于點(diǎn)火正時(shí)校正的處理流程的流程圖；圖10是示出第二控制圖的特性的特性圖；圖11是示出第三控制圖的特性的特性圖；圖12是示出目標(biāo)噴射正時(shí)圖的特性的特性圖；圖13是示出燃燒時(shí)間段圖的特性的特性圖；圖14(A)_(C)示出解釋性視圖，示出例如相對(duì)于調(diào)節(jié)噴射量的白煙等的變化；以 及圖15是示出壓力升高率圖的特性的特性圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出可應(yīng)用本發(fā)明的柴油機(jī)1的整體結(jié)構(gòu)。柴油機(jī)1包括共軌燃料噴射裝置。 燃料噴嘴3設(shè)置在每個(gè)缸的燃燒室2的上中心位置處。燃料由供給泵4加壓，集聚在儲(chǔ)存 器(共軌式)5中，然后分配至每個(gè)缸的燃料噴嘴3，并根據(jù)每個(gè)燃料噴嘴3的打開或關(guān)閉狀 態(tài)進(jìn)行噴射。儲(chǔ)存器5具有檢測(cè)燃料壓力(軌壓)的燃料壓力傳感器6。同樣，柴油機(jī)1包括具有同軸布置的排氣輪機(jī)12和壓縮機(jī)13的排氣輪機(jī)超充電 器11。進(jìn)氣通道14從壓縮機(jī)13延伸至燃燒室2。相互冷卻器15設(shè)置在進(jìn)氣通道14中。 排氣通道16從燃燒室2延伸至排氣輪機(jī)12。排氣再循環(huán)(EGR)通道17設(shè)置在排氣通道 16與進(jìn)氣通道14之間。EGR冷卻器18和EGR控制閥19設(shè)置在EGR通道17處?？諝鈨艋?1和氣流計(jì)22設(shè)置在進(jìn)氣通道14中的壓縮機(jī)13的上游的位置處。爆震傳感器26 (加速度檢測(cè)器的實(shí)例)連接至缸組25的側(cè)壁，其為發(fā)動(dòng)機(jī)體的一 部分。爆震傳感器26用作加速度傳感器并且響應(yīng)于缸組25的振動(dòng)。爆震傳感器26可設(shè) 置在每個(gè)缸處。但是，在這項(xiàng)實(shí)施例中，單獨(dú)一個(gè)的爆震傳感器26設(shè)置在缸組25的正確位 置，在該位置處，爆震傳感器26能夠檢測(cè)所有對(duì)應(yīng)缸的振動(dòng)。爆震傳感器26的檢測(cè)信號(hào)輸 入至控制單元30。根據(jù)爆震傳感器26的檢測(cè)信號(hào)，燃料噴嘴3的燃料噴射正時(shí)被校正從而 提前或延遲，這將在后文進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明。氧化催化劑27和NOx凈化催化劑28都是凈化排氣的催化劑，將它們從上游側(cè)按 照這一順序設(shè)置在位于排氣輪機(jī)12下游的排氣通道16中。NOx凈化催化劑28吸收、分離 和凈化包含在排氣中的NOx。另外，顆粒收集過(guò)濾器，即，柴油顆粒過(guò)濾器(DPF)29設(shè)置在排 氣通道16中的位于NOx凈化催化劑下游的位置。DPF 29用作收集包含在排氣中的排氣顆 粒(顆粒物質(zhì))的排氣后處理單元并且通過(guò)諸如燃燒的方法周期性地消除或再循環(huán)所集聚 的顆粒物質(zhì)。來(lái)自于各種傳感器的輸入信號(hào)輸入至作為控制裝置的控制單元30。例如，除了來(lái) 自于爆震傳感器26和氣流計(jì)22的檢測(cè)信號(hào)，輸入信號(hào)包括來(lái)自于檢測(cè)曲柄軸的曲柄轉(zhuǎn)角 (發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)的曲柄轉(zhuǎn)角傳感器31、檢測(cè)推進(jìn)壓力的推進(jìn)壓力傳感器32、檢測(cè)排氣通道 16中的氧化催化劑27的上游的位置處的氧氣濃度的第一氧氣傳感器33、檢測(cè)排氣通道16 中的NOx凈化催化劑28和DPF 29之間的位置處的氧氣濃度的第二氧氣傳感器34、檢測(cè)DPF 29的入口溫度的入口溫度傳感器35、檢測(cè)DPF 29的出口溫度的出口溫度傳感器36和檢測(cè) 位于DPF 29的上游和下游的位置處的壓差的DPF壓差傳感器37的檢測(cè)信號(hào)，以及其他傳 感器的檢測(cè)信號(hào)，諸如檢測(cè)冷卻水溫的水溫傳感器、檢測(cè)油門踏板下壓程度的油門踏板開 度傳感器和檢測(cè)進(jìn)氣溫度的進(jìn)氣溫度傳感器?？刂茊卧?0根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)將控制信號(hào) 輸出至燃料噴嘴3、調(diào)節(jié)進(jìn)氣通道14的節(jié)流閥大小的進(jìn)氣節(jié)流閥38、調(diào)節(jié)排氣輪機(jī)超充電 器11的可變噴嘴的開度的壓力控制閥39，并且控制這些閥的操作。圖2是示出由控制單元30執(zhí)行的用于實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)檢測(cè)的處理流程的流程圖。這 一程序以每個(gè)預(yù)定的計(jì)算間隔重復(fù)地執(zhí)行(例如，以每個(gè)預(yù)定曲柄轉(zhuǎn)角或者以每個(gè)預(yù)定時(shí) 間段)。在步驟S1中，讀取各種信號(hào)，諸如由曲柄轉(zhuǎn)角傳感器31檢測(cè)的曲柄轉(zhuǎn)角(CA)。在 步驟S2中，判斷在每個(gè)缸的燃燒循環(huán)中曲柄轉(zhuǎn)角是否處于預(yù)定的取樣時(shí)間段△ e smp中 (參見圖3)。如果曲柄轉(zhuǎn)角并不處于取樣時(shí)間段A e smp中，在步驟S10中，積分值(后文 進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明)初始化為0。參照?qǐng)D3，取樣時(shí)間段A 6 smp包括至少一個(gè)點(diǎn)火正時(shí)，并且對(duì)應(yīng)于從啟動(dòng)正時(shí)即 積分啟動(dòng)正時(shí)es開始到大約50° CA的時(shí)間段，從而選出燃燒壓力的產(chǎn)生時(shí)間段。該取樣 時(shí)間段可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件而改變。例如，可檢測(cè)或推算壓力上升率dP/de的上升和產(chǎn) 生熱量的增加，可將取樣時(shí)間段確定為從未受控燃燒時(shí)間段到燃燒后時(shí)間段的時(shí)間段。當(dāng) 除了主燃料噴射之外執(zhí)行前噴射和后噴射時(shí)，理想的是確定取樣時(shí)間段，使得取樣時(shí)間段 不與前噴射和后噴射的噴射時(shí)間段重疊，從而不受前噴射和后噴射的振動(dòng)的影響。積分啟 動(dòng)正時(shí)e s確定為主燃料噴射啟動(dòng)正時(shí)或者稍后和至少在點(diǎn)火正時(shí)之前(將在后文進(jìn)行說(shuō) 明)的正時(shí)。
如果曲柄轉(zhuǎn)角處于取樣時(shí)間段內(nèi)，那么程序前進(jìn)至步驟S3，在該步驟中，讀取爆震 信號(hào)，即該爆震信號(hào)是從爆震傳感器26輸出的振動(dòng)加速度。在步驟S4，執(zhí)行帶通過(guò)濾器處 理(或高通過(guò)濾器處理)從而僅選出在預(yù)定頻率范圍AFrq內(nèi)的信號(hào)，同時(shí)消除清楚地預(yù) 計(jì)為噪音的頻帶。參照?qǐng)D4，預(yù)定頻率范圍AFrq確定為例如從大約5至10kHz的范圍，或 者從大約5至20kHz的范圍，從而選出由于燃燒造成的振動(dòng)。從大約2至4kHz的范圍一般 地包含由于驅(qū)動(dòng)燃料噴嘴3而產(chǎn)生的許多振動(dòng)部件，所述振動(dòng)以燃燒時(shí)間段同時(shí)地產(chǎn)生。 因此，理想的是消除至少這一范圍。在步驟S5，與振動(dòng)加速度的幅度相當(dāng)?shù)闹?絕對(duì)值)在每個(gè)預(yù)定取樣循環(huán)中進(jìn)行 積分，積分值進(jìn)行更新(積分器、積分裝置)。取樣時(shí)間段(計(jì)算間隔)確定為例如1° CA 的單位曲柄轉(zhuǎn)角，或者1/(360/0. 25XNe/60)X 106(us)。對(duì)于絕對(duì)值的積分，在該實(shí)施例 中，在正值和負(fù)值之間倒轉(zhuǎn)的振動(dòng)加速度的平方值被連續(xù)地積分。在步驟S6，點(diǎn)火正時(shí)判斷水平S_SL根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)進(jìn)行確定，即，載荷 (扭矩、燃料噴射量)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料壓力等。也就是，點(diǎn)火正時(shí)判斷水平S_SL可根據(jù)發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等變化，如圖8所示。在步驟S7，每個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角下的積分值S0與點(diǎn)火正時(shí)判斷水 平S_SL進(jìn)行比較(比較單元、比較裝置)。如果積分值S e尚未達(dá)到點(diǎn)火正時(shí)判斷水平S_SL，那么該程序結(jié)束。相比較地，如 果積分值s e已經(jīng)達(dá)到點(diǎn)火正時(shí)判斷水平S_SL，那么程序前進(jìn)至步驟S8和S9，其中，根據(jù) 到達(dá)正時(shí)計(jì)算實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)rT_ign，在該到達(dá)正時(shí)下，積分值S0已經(jīng)達(dá)到點(diǎn)火正時(shí)判斷 水平S_SL(實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)判斷單元、實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)判斷裝置的實(shí)例)。更具體地說(shuō)，計(jì)算從 積分啟動(dòng)正時(shí)至到達(dá)正時(shí)的經(jīng)過(guò)時(shí)間(S8)，將該經(jīng)過(guò)時(shí)間轉(zhuǎn)化為曲柄轉(zhuǎn)角從而獲得實(shí)際點(diǎn) 火正時(shí)rT_ign(曲柄轉(zhuǎn)角)(S9)。在上述實(shí)例中，實(shí)時(shí)地執(zhí)行所述處理。但是一系列的包含取樣的處理可基于曲柄 轉(zhuǎn)角而執(zhí)行。在這種情況下，可省略在步驟S9中的從實(shí)時(shí)至曲柄轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)化過(guò)程，并且可 直接地從到達(dá)正時(shí)(曲柄轉(zhuǎn)角)獲得實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)rT_ign(曲柄轉(zhuǎn)角)。圖5示出解釋性視圖，表示不同噴射正時(shí)(A)至⑶下爆震傳感器26輸出的缸內(nèi) 壓力的變化和振動(dòng)加速度的變化。隨著噴射正時(shí)(主燃料噴射啟動(dòng)正時(shí))被更多地延遲， 由點(diǎn)火和燃燒造成的缸內(nèi)壓力上升區(qū)域a 1和振動(dòng)增強(qiáng)區(qū)域a 2被更多地延遲。因此，根 據(jù)主燃料噴射啟動(dòng)正時(shí)確定積分啟動(dòng)正時(shí)0 s。該積分啟動(dòng)正時(shí)es確定為主燃料噴射啟 動(dòng)正時(shí)或稍晚的正時(shí)，更具體地說(shuō)，從主燃料噴射啟動(dòng)正時(shí)MIT延遲一預(yù)定傳送延遲時(shí)間 段9 n的正時(shí)(MIT+ 0 n)，該延遲時(shí)間段考慮了振動(dòng)傳送系統(tǒng)諸如缸組的響應(yīng)延遲。更具體 地說(shuō)，參照?qǐng)D6中的第一控制圖MAPI，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和燃料噴射量確定傳送延遲時(shí)間段 0n。參照?qǐng)D6，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變大以及隨著燃料噴射量變大，傳送延遲時(shí)間段0n增長(zhǎng)。 因此，能夠精確地消除除了由于由燃料噴射造成的燃燒和噴射而形成的噪音部件之外的噪 音部件。參照?qǐng)D5，隨著燃料噴射啟動(dòng)正時(shí)從上止點(diǎn)起更多地延遲，振動(dòng)加速度的強(qiáng)度(幅 度)變小。因此，在步驟S6，理想的是隨著燃料噴射啟動(dòng)正時(shí)從上止點(diǎn)延遲地較多而降低點(diǎn) 火正時(shí)判斷水平S_SL。圖7示出不同主燃料噴射啟動(dòng)正時(shí)MIT(ATDC)下的積分值(整數(shù)值)的變化，以 及相對(duì)于檢測(cè)值的實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)的變化和誤差。所述“檢測(cè)值”是到達(dá)正時(shí)下的曲柄轉(zhuǎn)角(ATDC)，在該到達(dá)正時(shí)下，積分值已經(jīng)到達(dá)點(diǎn)火正時(shí)判斷水平S_SL。該實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)根據(jù)所述檢測(cè)值進(jìn)行確定。在這一實(shí)例中，該實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)是從所述檢測(cè)值提前大約15°的正 時(shí)。參照?qǐng)D7，不考慮主燃料噴射啟動(dòng)正時(shí)，實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)相對(duì)于所述檢測(cè)值(在到達(dá)正時(shí) 下的曲柄轉(zhuǎn)角)的變化處于大約士 0.7° CA的小范圍內(nèi)。通過(guò)消除除了由于由燃料噴射造 成的燃燒而形成的振動(dòng)之外的噪音振動(dòng)的影響，能夠精確地獲得實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)。圖8示出在具有不同的排氣代表點(diǎn)的三個(gè)操作條件㈧至(C)下檢測(cè)值與實(shí)際點(diǎn) 火正時(shí)之間的關(guān)系。參照?qǐng)D8，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件彼此不同，實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)相對(duì)于到達(dá) 正時(shí)下的曲柄轉(zhuǎn)角或檢測(cè)值的誤差處于的士 1.2° CA或更窄的范圍內(nèi)。因此，能夠不考慮 發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件而精確地獲得實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)。因此獲得的實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)rT_ign可用于柴油機(jī)1中的各種控制。圖9是流程圖， 示出例如通過(guò)使用實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)rT_ign校正點(diǎn)火正時(shí)IT。在步驟S11，目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)tT_ ign根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件計(jì)算和確定，即，根據(jù)載荷(扭矩)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，參照?qǐng)D 10所示的第二控制圖MAP2(目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)確定單元的實(shí)例)。在第二控制圖MAP2中，將理 想的點(diǎn)火正時(shí)分配至每個(gè)操作點(diǎn)。第二控制圖MAP2具有與圖12所示的目標(biāo)噴射正時(shí)圖基 本類似的特性，其中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件(載荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)分配目標(biāo)噴射正時(shí)IT。在步驟S12，獲得目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)tT_ign與推算實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)rT_ign之間的差 ΛΤ( = rT_ign-tT_ign) 0在步驟S13，參照?qǐng)D11所示的第三控制圖ΜΑΡ3獲得與差ΔΤ對(duì) 應(yīng)的噴射正時(shí)校正量IT_FB。噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)不具有“一對(duì)一關(guān)系”。例如，雖然噴射 正時(shí)以1° CA進(jìn)行改變，但是點(diǎn)火正時(shí)可以不以1° CA進(jìn)行改變。同樣，噴射正時(shí)與點(diǎn)火 正時(shí)之間的關(guān)系可根據(jù)操作條件進(jìn)行變化。有鑒于此，在第三圖MAP3中，校正量IT_FB被 分配從而使得實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)rT_ign更接近目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)tT_ign。在步驟S14，參照第三控 制圖MAP3獲得的校正量IT_FB加入至當(dāng)前噴射正時(shí)IT (燃料噴射正時(shí)校正單元的實(shí)例)。 在需要的情況下，校正量IT_FB可被學(xué)習(xí)和保存為相應(yīng)于每個(gè)操作點(diǎn)的校正量。所述取樣時(shí)間段確定為從例如積分啟動(dòng)正時(shí)至50° CA的時(shí)間段。但是，該范圍不 必是固定的。該范圍可通過(guò)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件尤其是燃料噴射量Qf、軌壓Pf、噴射正時(shí) IT等而進(jìn)行改變。例如，燃燒時(shí)間段θ brn相關(guān)聯(lián)于軌壓Pf和燃料噴射量Qf。所述燃燒 時(shí)間段θ brn可參照例如具有如圖13所示的特性的燃燒時(shí)間段表進(jìn)行計(jì)算。只要通過(guò)考慮預(yù)定傳送延遲時(shí)間段θ η而將取樣時(shí)間段的啟動(dòng)正時(shí)θ s確定為 "θ s = IT+ θ η”，那么可獲得只包含燃燒時(shí)間段的最小取樣時(shí)間段，將結(jié)束正時(shí)θ f確定為 “θ f = IT+ θ η+ θ brn”，使得啟動(dòng)正時(shí)θ s和結(jié)束正時(shí)θ f可以是變化的。例如，當(dāng)執(zhí)行前 噴射或后噴射時(shí)，該取樣時(shí)間段有利于避免前噴射和后噴射的影響。圖14示出特性圖，表示相對(duì)于調(diào)節(jié)噴射量的白煙的產(chǎn)生率(％)的變化，在燃燒室 中的(最大)壓力上升率dP/de的變化，以及實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)Tign與主燃料噴射結(jié)束正時(shí) Tinj_end之間的差的變化。主燃料噴射結(jié)束正時(shí)Tinj_end是通過(guò)將噴射時(shí)間段加入噴射 啟動(dòng)正時(shí)而獲得的。所述噴射正時(shí)是根據(jù)軌壓和主燃料噴射量的目標(biāo)值而獲得的。當(dāng)水溫低時(shí)，尤其地，當(dāng)載荷在諸如空載期間較小時(shí)，在主燃料噴射之前執(zhí)行調(diào)節(jié) 噴射，從而通過(guò)在點(diǎn)火之前混合燃料而減小燃燒噪音。在低水溫和小載荷區(qū)域中的白煙的 產(chǎn)生率基本上取決于圖14(A)所示的調(diào)節(jié)噴射量PilotQ。如果調(diào)節(jié)噴射量變得太大或太 小，那么白煙增加。因此，當(dāng)?shù)退疁叵驴蛰d期間載荷小時(shí)，調(diào)節(jié)噴射量被限制在預(yù)定范圍AQ內(nèi)，從而減小白煙的產(chǎn)生率。同時(shí)，為了抑制白煙的產(chǎn)生率，燃燒室中的壓力上升率dP/d θ，以及從實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)Tign至主燃料噴射結(jié)束正時(shí)Tinj_end(Tign-Tinj_end)的時(shí)間段可限制為預(yù)定值或更 小。當(dāng)調(diào)節(jié)噴射量PilotQ改變時(shí)，雖然主燃燒的點(diǎn)火正時(shí)和擴(kuò)散燃燒率基本上不變，但是 由于壁部流的影響，燃燒室中的壓力上升率dP/d θ會(huì)產(chǎn)生明顯的變化。更具體地說(shuō)，參照 圖14(B)，隨著調(diào)節(jié)噴射量PilotQ增加，由于壁部流，在主燃燒期間的燃燒率增加。因此， 壓力上升率dP/de增加。但是，對(duì)于調(diào)節(jié)噴射量PilotQ的敏感度在時(shí)間段(Tign-Tinj_ end)內(nèi)較低。雖然調(diào)節(jié)噴射量PilotQ在范圍Δ Q中變化，但是敏感度基本上沒有改變。因 此，在預(yù)定范圍八0內(nèi)校正該調(diào)節(jié)噴射量？丨1討0，使得壓力上升率(^/(10為預(yù)定值或更小 (調(diào)節(jié)噴射量校正單元的實(shí)例)。例如，當(dāng)壓力上升率dP/de在預(yù)定值之上時(shí)，調(diào)節(jié)噴射量 PilotQ被校正從而減小，從而降低壓力上升率dP/d θ。因此，產(chǎn)生白煙的可能性會(huì)在小載 荷區(qū)域內(nèi)被有效地減小，包括低水溫時(shí)的空載。壓力上升率dP/d θ是通過(guò)使用缸內(nèi)壓傳感器而直接地進(jìn)行檢測(cè)的，該傳感器直 接地檢測(cè)例如燃燒室中的壓力?？蛇x擇地，可以不使用這種昂貴的缸內(nèi)壓傳感器?？蓞⒄?圖15所示的控制圖根據(jù)總積分值和燃料噴射量推算壓力上升率dP/d θ。參照?qǐng)D15，隨著 總積分值增加并且隨著噴射量增加，壓力上升率dP/d θ變高。總積分值是取樣時(shí)間段中的 預(yù)定頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)加速度的幅度的平方值。總積分值對(duì)應(yīng)于燃燒強(qiáng)度。用于計(jì)算總積 分值的預(yù)定頻率范圍可使用相同的頻率范圍(5至10kHz，5至20kHz)作為積分值θ s的頻 率。但是，為了更精確地選出燃燒強(qiáng)度，頻率范圍可以更窄，諸如在從8至IOkHz的范圍內(nèi)。如上所述，在該實(shí)施例中，使用從爆震傳感器26輸出的振動(dòng)加速度，其對(duì)于多個(gè) 缸來(lái)說(shuō)是通用的，并且一般用于檢測(cè)現(xiàn)有柴油機(jī)的爆震，從而消除被認(rèn)為是噪音的頻帶。然 后，振動(dòng)加速度的幅度的平方值(絕對(duì)值)從正確積分啟動(dòng)正時(shí)開始積分。因?yàn)榉e分啟動(dòng) 正時(shí)在考慮缸組25的振動(dòng)傳送延遲的同時(shí)確定為主燃料噴射正時(shí)或稍晚和點(diǎn)火正時(shí)之前 的正確正時(shí)，所以可消除除了由于點(diǎn)火和燃燒造成的振動(dòng)之外的噪音，因此能夠精確地獲 得由于點(diǎn)火和燃燒造成的振動(dòng)加速度的積分值。每個(gè)缸的實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)能夠根據(jù)積分值已 經(jīng)到達(dá)點(diǎn)火正時(shí)判斷水平時(shí)所處的到達(dá)正時(shí)(曲柄轉(zhuǎn)角)而精確地獲得，而不受除了由于 燃燒造成的振動(dòng)部件之外的各種振動(dòng)部件的影響。雖然已經(jīng)參照特定優(yōu)選實(shí)施例公開了本發(fā)明，但是可在不脫離本發(fā)明的精髓和范 圍的情況下對(duì)所述實(shí)施例做出各種改進(jìn)、變化和改變，本發(fā)明的范圍限定在本發(fā)明的所附 的權(quán)利要求及其等同物中。因此，本發(fā)明并不意在限制于所描述的實(shí)施例，而是具有由隨后 的權(quán)利要求的語(yǔ)言限定的完整范圍。
權(quán)利要求
一種柴油機(jī)的控制裝置，包括加速度檢測(cè)器，所述加速度檢測(cè)器包括加速度傳感器，所述加速度傳感器連接至限定燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)體，所述加速度檢測(cè)器配置成輸出振動(dòng)加速度；積分器，所述積分器配置成從至少在點(diǎn)火正時(shí)之前的預(yù)定積分啟動(dòng)正時(shí)積分與所述振動(dòng)加速度的幅度相當(dāng)?shù)闹?；比較單元，所述比較單元配置成比較所述積分器的積分值與預(yù)定點(diǎn)火正時(shí)判斷水平；以及實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)判斷單元，所述實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)判斷單元配置成根據(jù)到達(dá)正時(shí)判斷實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)，在所述到達(dá)正時(shí)，所述積分值已經(jīng)到達(dá)所述點(diǎn)火正時(shí)判斷水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)的控制裝置，還包括過(guò)濾器，所述過(guò)濾器配置成在預(yù)定頻率范圍內(nèi)選出所述振動(dòng)加速度， 其中，所述積分器在所述預(yù)定頻率范圍內(nèi)積分所述振動(dòng)加速度的平方值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)的控制裝置，其中，所述積分啟動(dòng)正時(shí)根據(jù)主燃料噴 射啟動(dòng)正時(shí)確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柴油機(jī)的控制裝置，其中，所述積分啟動(dòng)正時(shí)確定為主燃料 噴射啟動(dòng)正時(shí)所處的正時(shí)或者由預(yù)定傳送延遲時(shí)間段延遲的正時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)的控制裝置，其中，所述點(diǎn)火正時(shí)判斷水平根據(jù)發(fā)動(dòng) 機(jī)操作條件進(jìn)行確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)的控制裝置，還包括目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)確定單元，所述目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)確定單元配置成根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件確定 目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)；以及燃料噴射正時(shí)校正單元，所述燃料噴射正時(shí)校正單元配置成校正燃料噴射正時(shí)，使得 通過(guò)所述目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)與所述實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)之間的比較，所述實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)變得更接近于 所述目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)的控制裝置，還包括調(diào)節(jié)噴射量校正單元，所述調(diào)節(jié) 噴射量校正單元配置成根據(jù)所述燃燒室中的壓力上升率校正用于調(diào)節(jié)噴射的調(diào)節(jié)噴射量， 所述調(diào)節(jié)噴射在主燃料噴射之前執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柴油機(jī)的控制裝置，還包括計(jì)算器，所述計(jì)算器配置成在包 含至少所述點(diǎn)火正時(shí)的預(yù)定取樣時(shí)間段期間，通過(guò)在預(yù)定頻率范圍內(nèi)積分與所述振動(dòng)加速 度的幅度相當(dāng)?shù)闹祦?lái)計(jì)算總積分值，并且根據(jù)所述總積分值和燃料噴射量計(jì)算所述壓力上 升率。
9.一種控制柴油機(jī)的方法，包括通過(guò)連接至限定燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)體的加速度傳感器檢測(cè)振動(dòng)加速度； 輸出所述振動(dòng)加速度；從至少在點(diǎn)火正時(shí)之前的預(yù)定積分啟動(dòng)正時(shí)積分與所述振動(dòng)加速度的幅度相當(dāng)?shù)闹?；比較積分值和預(yù)定點(diǎn)火正時(shí)判斷水平；以及根據(jù)到達(dá)正時(shí)判斷實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)，在所述到達(dá)正時(shí)，所述積分值已經(jīng)到達(dá)所述點(diǎn)火正 時(shí)判斷水平。
全文摘要
本發(fā)明公開一種柴油機(jī)的控制裝置，包括加速度檢測(cè)器，所述加速度檢測(cè)器包括加速度傳感器，所述加速度傳感器連接至限定燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)體，所述加速度檢測(cè)器配置成輸出振動(dòng)加速度；積分器，所述積分器配置成從至少在點(diǎn)火正時(shí)之前的預(yù)定積分啟動(dòng)正時(shí)積分與振動(dòng)加速度的幅度相當(dāng)?shù)闹?；比較單元，所述比較單元配置成比較所述積分器的積分值與預(yù)定點(diǎn)火正時(shí)判斷水平；以及實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)判斷單元，所述實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)判斷單元配置成根據(jù)到達(dá)正時(shí)判斷實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)，在所述到達(dá)正時(shí)，所述積分值已經(jīng)到達(dá)所述點(diǎn)火正時(shí)判斷水平。
文檔編號(hào)F02D41/40GK101825034SQ20101012945
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者安原功佑, 石橋康隆, 長(zhǎng)島巨樹 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社