發動機控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發動機控制器,其應用于包括有直接燃料噴射閥的內燃機。
【背景技術】
[0002]常規地,包括有直接噴射燃料到氣缸內的燃料噴射閥(在下文中,也被稱作為“直接噴射閥”)的內燃機已經廣泛可用。這種發動機也被稱作為“氣缸燃料噴射式內燃機”、“直噴式發動機”或者“氣缸噴射式發動機”。在直噴式發動機中,大的發動機負荷可能會引起爆燃。當爆燃發生時,常規的發動機控制器會延遲點火正時和進氣門的開啟正時以控制爆燃的發生(例如,參見公開號為的日本專利申請(JPA))。
【發明內容】
[0003]不利的是,當點火正時被延遲時,燃料效率有可能會大幅降低。因此,本發明提供一種發動機控制器,其能夠無需大幅降低燃料效率就能夠控制在直接噴射發動機內的爆燃。為了達到這個效果,該發動機控制器利用閥體移動的調整范圍來另外地實施燃料噴射,該閥體通常是燃料噴射閥的針閥(閥體的提升量,其通常是針型閥提升量)。
[0004]本發明的發動機控制器(此后,也被稱作為“發明設備”)被應用于內燃機(例如直噴式發動機),所述內燃機包括氣缸,所述氣缸限定了“燃燒室,其中以露出燃料噴射閥的噴射孔(燃料噴射孔)的方式來布置燃料噴射閥,并且通過進氣門和排氣門來打開和關閉燃燒室”。燃料噴射閥包括閥體。在落座位置的閥體關閉燃料噴射孔,使得燃料噴射停止。閥體的從落座位置起的移動量(即,提升量)在多達最大提升量(全升量)的范圍內是可以改變的。
[0005]該發明設備包括控制器,所述控制器改變閥體的提升量以在點火正時之前實施從燃料噴射閥的燃料噴射。
[0006]控制器判定控制爆燃的請求(抗爆燃請求)是否有效。在判定該請求有效時,控制器在點火正時之前實施的燃料噴射之后在接近點火正時的預定正時實施燃料噴射。利用在多達“小于最大提升量的部分提升量”的范圍內改變的提升量來實施該燃料噴射。這種燃料噴射(利用在多達部分提升量的范圍內改變的提升量來實施)被稱作為“部分提升燃料噴射”或者“部分提升噴射”。利用在多達最大提升量的范圍內改變的提升量來實施的燃料噴射也被稱作為“全升燃料噴射、全升噴射或者最大提升噴射”。
[0007 ]因燃燒氣體壓縮的未燃氣體(空氣-燃料混合物)的自動點火會導致爆燃。因此,爆燃很可能發生在燃燒室的未燃氣體的燃燒速度是低的一部分中。所噴射的燃料噴霧最大行進距離在部分提升燃料噴射下要短于在全升燃料噴射下。換句話說,由部分提升燃料噴射所形成的燃料噴霧的貫穿力是小的。因此,當在接近點火正時(例如接近壓縮上止點)的適當正時實施部分提升燃料噴射時,在燃燒室的預定部分(燃燒速度低的一個部分)中可以形成燃料噴霧。在形成燃料噴霧的部分內,火焰傳播速度是高的。作為結果,引起爆燃的未燃氣體很快地燃燒,因而具有比較少的幾率來被燃燒氣體壓縮。此外,在接近點火正時的正時被噴射的燃料由于正在被燃燒,有助于轉矩生成。作為結果,無需大幅降低燃料效率就可以有效地控制爆燃。可以在點火正時之后實施的部分提升燃料噴射能夠有效地控制爆燃,在點火正時之前實施的部分提升燃料噴射也能夠有效地控制爆燃。
[0008]在該發明設備的方案中,控制器被配置為在判定請求(抗爆燃請求)有效時,連續地多次實施部分提升燃料噴射。
[0009]通過如此連續地多次實施部分提升燃料噴射,燃料噴霧能夠在目標位置被連續地形成。因此,上述的方案可以通過部分提升燃料噴射來更加有效地控制爆燃。
[0010]在該發明設備的方案中,控制器包括檢測爆燃的爆燃檢測器。該控制器被配置為當爆燃檢測器檢測到爆燃時,判定請求(抗爆燃請求)有效。
[0011]爆燃檢測器可以包括下列多個傳感器中的至少一個:例如爆燃傳感器(爆震傳感器)、氣缸壓力傳感器以及離子探針。
[0012]通常地,燃燒室內的溫度在熱的排出氣體經過的排氣門附近區域(此后也稱作為“排氣門側”)高于在冷空氣流經的進氣門附近區域(此后也被稱作為“進氣門側”)。當因空氣進入而生成“從進氣門側到排氣門側的翻滾流”時,火焰首先抵達燃燒室的排氣門側。因此,在進氣門側的未燃氣體很可能被燃燒氣體(火焰)壓縮。整體而言,通常地,爆燃很可能發生在燃燒室的進氣門側。然而,取決于發動機負荷和/或發動機轉速,可能生成“沿著活塞冠面從排氣門側到進氣門側行進的翻滾流”。當生成這種翻滾流時,火焰首先抵達進氣門偵U。因此,與活塞冠面相鄰的排氣門上的未燃氣體被壓縮。作為結果,爆燃可能發生在這個部分內(具體地,燃燒室的排氣門側)。
[0013]在具有較小部分提升量的部分提升燃料噴射(此后也被稱作為“第一部分提升燃料噴射”或“進氣門側部分提升燃料噴射”)下的噴霧最大行進距離要短于在具有較大部分提升量的部分提升燃料噴射(此后也被稱作為“第二部分提升燃料噴射”或“排氣門側部分提升燃料噴射”)下的噴霧最大行進距離。
[0014]因此,在燃料噴射閥在燃燒室中從進氣門側向排氣門側噴射燃料的配置中,燃料噴霧可以利用第一部分提升燃料噴射來在進氣門形成,并且可以利用第二部分提升燃料噴射來在排氣門側形成。在進氣門形成的燃料噴霧使在進氣門側的未燃氣體的燃燒速度增加,因而能夠有效地控制發生在進氣門側的爆燃。在排氣門形成的燃料噴霧使在排氣門側的未燃氣體的燃燒速度增加,因而能夠有效地控制發生在排氣門側的爆燃。
[0015]因此,在發明設備的一個方案中的控制器包括爆燃檢測器,并且該控制器被配置為在檢測到請求(抗爆燃請求)有效時(即,當爆燃檢測器檢測到爆燃時),實施下面的操作。首先,(I)控制器利用被設定為第一提升量的部分提升量來實施第一部分提升燃料噴射作為部分提升燃料噴射,以在燃燒室的進氣門側形成燃料噴霧。然后,(2)當即使在正實施第一部分提升燃料噴射時爆燃檢測器仍然檢測到爆燃時,控制器利用被設定為“大于第一提升量的第二提升量”的部分提升量來實施第二部分提升燃料噴射作為部分提升燃料噴射,以在燃燒室的排氣門側形成燃料噴霧。第二提升量小于最大提升量。
[0016]如上所述,當檢測到爆燃時,首先實施第一部分提升燃料噴射以控制在進氣門側的爆燃,其中該爆燃具有更高的機率發生。然后,當即使在正實施第一部分提升燃料噴射時仍然檢測到爆燃時,該爆燃很可能正發生在排氣門側。因此,實施第二部分提升燃料噴射以控制發生在排氣門側的爆燃。整體而言,通過選擇性地使用第一部分提升燃料噴射和第二部分提升燃料噴射,無需識別爆燃是正發生在燃燒室的進氣門側還是排氣門側,就可以有效地控制爆燃。
[0017]當燃料噴射閥被配置為在燃燒室中從進氣門側向排氣門側噴射燃料時,在發明設備的一個方案中的控制器包括爆燃識別單元,其判定是否正發生爆燃,并且進一步識別爆燃在燃燒室中是正發生在進氣門側還是排氣門側。在這個配置中,(I)當爆燃識別單元識別出爆燃在燃燒室中是正發生在進氣門側時,控制器判定請求(抗爆燃請求)有效。然后,控制器利用被設定為“第一提升量”的部分提升量來實施第一部分提升燃料噴射作為部分提升燃料噴射,以在燃燒室的進氣門側形成燃料噴霧。進一步地,(2)當爆燃識別單元識別出爆燃在燃燒室中正發生在排氣門側時,控制器判定請求(抗爆燃請求)有效。然后,控制器利用被設定為“大于第一提升量的第二提升量”的部分提升量來實施第二部分提升燃料噴射作為部分提升燃料噴射,以在燃燒室的排氣門側形成燃料噴霧。
[0018]依據此方案,通過第一部分提升燃料噴射可以立即控制在進氣門側發生的爆燃,并且通過第二部分提升燃料噴射可以立即控制在排氣門側發生的爆燃。基于來自分別布置于進氣門側及排氣門側的氣缸壓力傳感器或者離子探針的信號,可以容易地識別爆燃是正發生在進氣門側還是排氣門側。
[0019]在該發明設備的一個方案中,控制器被配置為當發動機的運轉狀態是“爆燃需要控制的預定運轉狀態”時,判定請求(抗爆燃請求)有效。該判定不需要例如設定判定標記的處理。具體地,在該方案中,當發動機的運轉狀態是“爆燃需要控制的預定運轉狀態”時,實施部分提升燃料噴射。該預定運轉狀態包括,例如,發動機負荷等于或者大于“恒定的或者可變的閾值負荷”的狀態,以及由發動機負荷和發動機轉速所確定的運轉狀態處于預定運轉區域內的狀態。
[0020]在這個配置中,通過部分提升燃料噴射可以控制爆燃。
[0021]當燃料噴射閥被配置為在燃燒室中從進氣門側向排氣門側噴射燃料時,在該發明設備的一個方案中的控制器實施以下操作。具體地,(I)當發動機的運轉狀態是爆燃需要控制的第一預定運轉狀態時,控制器判定請求(抗爆燃請求)有效。然后,控制器利用被設定為第一提升量的部分提升量來實施第一部分提升燃料噴射作為部分提升燃料噴射,以在燃燒室的進氣門側形成燃料噴霧。進一步地,(2)當發動機的運轉狀態是在燃燒室的排氣門側的爆燃需要控制的第二預定運轉狀態時,控制器判定請求(抗爆燃請求)有效。進一步地,控制器利用被設定為大于第一提升量的第二提升量的部分提升量來實施第二部分提升燃料噴射作為部分提升燃料噴射,以在燃燒室的排氣門側形成燃料噴霧。
[0022]依據此方案,無需識別爆燃的發生位置,就可以通過第一部分提升燃料噴射控制在進氣門側的爆燃的發生以及通過第二部分提升燃料噴射控制在排氣門側的爆燃的發生。而且在這種情況下,關于抗爆燃請求是否有效的判定不需要例如設定判定標記的處理。具體地,在此方案中,當發動機的運轉狀態是“燃燒室中在進氣門側和排氣門側的爆燃需要控制的預定運轉狀態”時,實施對應類型的部分提升燃料噴射。
[0023]空氣-燃料混合物的空燃比越大(空氣-燃料混合物越稀)就有越高的幾率發生爆燃。
[0024]因此,在該發明設備的一個方案中的控制器被配置為隨著供應給發動機的空氣-燃料混合物的空燃比增加,而增加在接近點火正時的正時實施部分提升燃料噴射的次數。
[0025]因此,即使當空氣-燃料混合物的空燃比波動時,無需實施不必要的部分提升燃料噴射,就可以有效地控制爆燃。
[0026]在該發明設備的一個方案中,燃料噴射閥以下面的方式被配置:在氣缸的平面視圖中,通過從燃料噴射孔噴射的燃料所形成的燃料噴霧的中心軸,與在氣缸的上壁面上形成的兩個進氣門之間的中心線基本上一致。
[0027]進一步地,在該發明設備的一個方案中的燃料噴射閥可以以下面的方式被配置:燃料噴射孔是狹縫的樣式并且燃料噴射孔的幾何面積在更靠近燃料出口側且更遠離燃料入口側的部分處越大。燃料噴射閥可以布置為使得燃料噴射孔在氣缸的上壁面的外周部分處暴露,噴射孔的長邊平行于和氣缸的中心軸正交的平面,并且燃料在遠離氣缸的上壁面的方向上噴射。換句話說,燃料噴射閥可以是作為“狹縫噴嘴式燃料噴射閥”已知的噴射閥。
[0028]從以下參考附圖描述的發明的示例性實施例中將容易地理解其他目的、特征以及導致的有益效果。
【附圖說明】
[0029]本發明示例性實施例的特征、優點以及技術