内燃机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种对内燃机中的燃料的燃烧状态进行控制的内燃机控制装置。更具 体而言，本发明设及一种在对内燃机中的燃料的燃烧状态进行控制的同时，能够降低伴随 于该控制而产生的噪声W及振动的内燃机控制装置。
【背景技术】
[0002] 一般而言，在柴油内燃机等的内燃机（W下，也仅称为"内燃机"）的运转时，由燃 料的燃烧所产生的能量的一部分会被转换为使曲轴旋转的功，但剩余的部分则会被损失。 在该损失中，包括作为由内燃机主体产生的热而失去的冷却损失、通过废气而被排放至大 气中的排气损失、伴随于进气W及排气而产生的累损失、W及机械阻力损失等。其中，冷却 损失W及排气损失在全部损失中占较大的比例。因此，为了改善内燃机的燃料消耗率，减少 冷却损失W及排气损失是有效的方法。
[0003] 但是，一般而言，冷却损失和排气损失存在此消彼长的关系。目P，当使冷却损失减 少时，排气损失将增加，当使排气损失减少时，冷却损失将增加。因此，如果能够实现冷却损 失与排气损失之和变小的燃烧状态，则内燃机的耗油率将被改善。
[0004] 但是，内燃机中的燃料（混合气）的燃烧状态W与燃料喷射正时W及增压等的"给 燃烧状态带来影响的多个参数"相对应的方式而发生变化。W下，给燃烧状态带来影响的参 数也仅被称为"燃烧参数"。但是，关于多个燃烧参数，针对各种运转状态，不易通过实验W 及模拟等来预先求出适当的值（组合），且需要巨大的相容时间。因此，开发出了一种系统 性地决定燃烧参数的方法。
[0005] 例如，在现有的一个控制装置（W下，也称为"现有装置"）中，对"一次燃烧行程 中所产生的总热量中的、产生其一半热量的时间点的曲轴转角角度（W下，称为"燃烧重屯、 角度进行计算。而且，现有装置在该燃烧重屯、角度与预定的基准值相背离的情况下，通 过对燃料喷射正时进行补正，或者通过对EGR率进行调整而对燃烧室（气缸）内的氧浓度 进行调节，从而使燃烧重屯、角度与基准值一致（例如，参照专利文献1)。
[0006] 在先技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2011-202629号公报
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的课题
[0010] 例如，在柴油内燃机中，存在针对一个循环的燃烧而实施多次喷射燃料的多级喷 射的情况。如果更具体地进行叙述，则在柴油内燃机中，存在先于主喷射（主要喷射）之前 实施引燃喷射，接下来再实施主喷射的情况。而且，还存在在主喷射之后实施后喷射的情 况。
[0011] 在实施引燃喷射和主喷射的情况下的曲轴转角角度和热释放率之间的关系，例如 通过由图7(A)的曲线Cl所表示的波形来表示。热释放率为，每单位曲轴转角角度（曲轴 的旋转位置的单位变化量）的通过混合气的燃烧而产生的热的量、即每单位曲轴转角角度 的热产生量。W下，该波形也被称为"燃烧波形"。图7的（A)所示的波形为，通过W曲轴转 角角度Θ1开始引燃喷射而取得极大值Lp，通过W曲轴转角角度Θ2开始主喷射而取得极 大值Lm。
[0012] 而且，图7的做表示了曲轴转角角度与"由曲线Cl所示的通过燃烧所产生的热 量的积算值的、相对于总产生热量的比率（产热量比率）"之间的关系。在图7的度）所示 的示例中，前文所述的燃烧重屯、角度（产热量比率称为50%的曲轴转角角度）为曲轴转角 角度Θ3。
[0013] 相对于此，如图8的（A)中用实线C2所示，在引燃喷射的开始正时从曲轴转角角 度Θ1向曲轴转角角度Θ0WΔ Θ(=Θ1-Θ0)向提前角侧移动了的情况下，通过引燃喷 射的燃料的燃烧而开始产热的曲轴转角角度W曲轴转角角度AΘ而向提前角侧移动。但 是，在图7的（A)W及图8的（A)所示的燃烧中，燃烧重屯、角度在主喷射的燃料的燃烧开始 后（曲轴转角角度Θ2W后）。因此，根据表示曲线C2所示的关于燃烧的产热量比率的图 8的度）可W理解出，燃烧重屯、角度在曲轴转角角度Θ3状态下未发生变化。目P，存在即使 通过使引燃喷射正时向提前角侧移动而使燃烧波形发生变化，燃烧重屯、角度也不发生变化 的情况。换言之，燃烧重屯、角度并不一定是准确地反应各循环的燃烧状态的指标值。
[0014] 实际上，对于各种"内燃机的负载（要求转矩）W及内燃机转速"的组合，发明人 对"燃烧重屯、角度与耗油率恶化率之间的关系"进行了测量。并将其结果表示在图9中。图 9的曲线化1至曲线化3分别为，低转速且低负载、中转速且中负载、W及高转速且高负载 的情况下的测量结果。根据图9可W理解到，发明人得出了当内燃机的负载W及/或者内 燃机转速不同时，耗油率恶化率成为最小的燃烧重屯、角度（耗油率成为最佳的燃烧重屯、角 度）也不同的认识。换言么辨明了如下内容，即，即使W燃烧重屯、角度与固定的基准值一 致的方式对燃烧状态实施了控制，但只要内燃机的负载W及/或者内燃机转速不同，耗油 率恶化率也不一定会变小。
[0015] 因此，作为显示燃烧状态的指标值，发明人着眼于"热释放率重屯、位置代替现 有的燃烧重屯、角度。该热释放率重屯、位置通过由燃料的燃烧所产生的热的每单位曲轴转角 角度的量、即热释放率而被规定，并通过曲轴旋转位置（即，曲轴转角角度）而被表示。虽 然关于热释放率重屯、位置的定义将在后文叙述，但是可W说，热释放率重屯、位置为与作为 现有的燃烧状态的指标值的燃烧重屯、角度相比而更准确地反映燃烧状态的指标值。目P，发 明人的得到了如下认识，即，通过不依存于内燃机的负载和/或内燃机转速而将热释放率 重屯、位置维持在预定的固定值上，从而能够将内燃机的燃烧状态维持在特定的状态，并且 能够改善耗油率。因此，发明人对不依存于内燃机的负载和/或内燃机转速而将热释放率 重屯、位置维持在固定的曲轴转角角度上的内燃机控制装置进行了研究。
[0016] 但是，如前文所述，内燃机中的燃料（混合气）的燃烧状态根据燃料喷射正时W及 增压等的多个燃烧参数而发生变化。因此，上文所述的热释放率重屯、位置，例如也根据燃料 喷射正时、燃料喷射压、通过引燃喷射而被喷射的燃料的量W及增压等的燃烧参数而发生 变化。换言之，如上文所述，在欲通过不依存于内燃机的负载和/或内燃机转速而将热释放 率重屯、位置维持于预定的固定值而将内燃机的燃烧状态维持在特定的状态上从而改善耗 油率的情况下，例如，能够将燃料喷射正时、燃料喷射压、通过引燃喷射而被喷射的燃料的 量W及增压等的燃烧参数作为对热释放率重屯、位置进行控制的参数来使用。在运些燃烧参 数中，燃料喷射正时W及燃料喷射压等的与燃料喷射相关的参数（喷射系参数）补正时的 响应良好，伴随于补正的热释放率重屯、位置的偏差（补正偏差）的计算也较容易。根据所 设及的观点，优选为，作为对热释放率重屯、位置进行控制的参数，而使用喷射系参数。
[0017] 但是，如上文所述，在使用喷射系参数来对热释放率重屯、位置进行控制的情况下， 每单位曲轴转角角度的燃烧室内的压力（缸内压）的变化量变大，例如，由于对燃烧噪声等 伴随于燃烧的噪声W及振动的影响变大，因此其结果为，例如，有可能给将该内燃机作为动 力源而搭载的车辆的用户（例如驾驶员等）带来不舒适感。因此，优选为，在将内燃机的燃 烧状态维持在特定的状态下从而改善耗油率时，不仅要将不依存于动机的负载和/或内燃 机转速而将热释放率重屯、位置维持在预定的固定值上，还要留意对给用户带来不舒适感的 噪声W及振动进行抑制。
[0018] 因此，在该技术领域中，存在如下要求，即，要求一种能够在对给用户带来不舒适 感的噪声W及振动的增大进行抑制的同时，通过将热释放率重屯、位置维持在固定的曲轴转 角角度上从而使耗油率提高的内燃机控制装置。目P，本发明的一个目的在于，提供一种能够 在对给用户带来不舒适感的噪声W及振动的增大进行抑制的同时，通过将热释放率重屯、位 置维持在固定的曲轴转角角度上从而使耗油率提高的内燃机控制装置。
[0019] 用于解决课题的方法
[0020] 本发明的上述目的通过如下的内燃机控制装置来实现，
[0021] 所述内燃机控制装置具备燃烧控制部，所述燃烧控制部设定对向具备增压器的内 燃机的气缸中所供给的燃料的燃烧状态进行控制的燃烧参数，
[0022] 至少在所述内燃机的负载处于从第一阔值起到大于该第一阔值的第二阔值为止 的特定负载范围内时，所述燃烧控制部W使通过热释放率而规定的热释放率重屯、位置与第 一曲轴转角角度相等的方式对所述燃烧参数进行设定，所述热释放率为通过所述燃料的燃 烧而产生的热的每单位曲轴转角角度的量，
[0023] 在所述内燃机控制装置中，
[0024] 在所述热释放率重屯、位置位于与所述第一曲轴转角角度相比靠滞后角侧的情况 下，
[00巧]在所述内燃机的转速小于第一转速且搭载有所述内燃机的车辆的速度小于第一 速度时，所述燃烧控制部执行所述增压器的增压的增大，
[0026] 在所述内燃机的转速在所述第一转速W上或者所述车辆的速度在所述第一速度 W上时，所述燃烧控制部执行燃料喷射压的增大W及燃料喷射正时的提前中的任意一方或 者双方。
[0027] 发明效果
[0028] 根据本发明，通过根据内燃机W及搭载有该内燃机的车辆等的运转状况而区分使 用为了对热释放率重屯、位置进行控制而使用的参数，从而能够在对给用户带来不舒适感的 噪声W及振动的增大进行抑制的同时，通过将热释放率重屯、位置维持在固定的曲轴转角角 度上而使耗油率提高。
[0029] 本发明的其他目的、其他特征W及附带的优点，根据在参照W下的附图的同时所 记述的关于本发明的各实施方式的说明而能够容易地进行理解。
【附图说明】
[0030] 图1为用于对热释放率重屯、位置（热释放率重屯、曲轴转角角度）进行说明的曲线 图，图1 (A)为在预定的正时下实施了引燃喷射化及主喷射的情况下的燃烧波形，图1做表 示与图1(A)相比引燃喷射被提前了的情况下的燃烧波形。
[0031] 图2为表示每个内燃机转速W及内燃机的负载的组合的、热释放率重屯、位置与耗 油率恶化率之间的关系的曲线图。
[0032] 图3为本发明的第一实施方式所设及的内燃机控制装置、W及应用了该内燃机控 制装置的内燃机的概要结构图。
[0033] 图4为表示图3所示的控制装置的CPU所执行的程序的流程图。
[0034] 图5为表示图3所示的控制装置的CPU所执行的程序的流程图。
[0035] 图6为表示图3所示的控制装置的CPU所执行的程序的一部分的流程图。
[0036] 图7为用于对燃烧重屯、角度进行说明的曲线图。
[0037] 图8为用于对燃烧重屯、角度进行说明的曲线图。
[003引图9为表示每个内燃机转速的、燃烧重屯、角度与耗油率恶化率之间的关系的曲线 图。
【具体实施方式】
[0039] 如前文所述，本发明的一个目的在于，提供一种在对给用户带来不舒适感的噪声 W及振动的增大进行抑制的同时，通过将热释放率重屯、位置维持在固定的曲轴转角角度 (第一曲轴转角角度）上从而能够使耗油率提高的内燃机控制装置。
[0040] 本发明人为了实现上述目的而进行专屯、研究的结果为，通过根据内燃机W及搭载 有该内燃机的车辆的运转状况而将为了对热释放率重屯、位置进行控制而使用的参数区分 使用，从而能够在对给用户带来不舒适感的噪声W及振动的增大进行抑制的同时，不依存 于内燃机的负载和/或内燃机转速而将热释放率重屯、位置维持在预定的固定值上，从改善 耗油率，并由此本发明人思考出了本发明。
[0041] 目P，本发明的第一的实施方式为，
[0042] 一种内燃机控制装置，其具备燃烧控制部，所述燃烧控制部设定对向具备增压器 的内燃机的气缸中所供给的燃料的燃烧状态进行控制的燃烧参数，
[0043] 至少在所述内燃机的负载处于从第一阔值起到大于该第一阔值的第二阔值为止 的特定负载范围内时，所述燃烧控制部W使通过热释放率而规定的热释放率重屯、位置与第 一曲轴转角角度相等的方式对所述燃烧参数进行设定，所述热释放率为通过所述燃料的燃 烧而产生的热的每单位曲轴转角角度的量， W44] 在所述内燃机控制装置中，
[0045] 在所述热释放率重屯、位置位于与所述第一曲轴转角角度相比靠滞后角侧的情况 下，
[0046] 在所述内燃机的转速小于第一转速且搭载有所述内燃机的车辆的速度小于第一 速度时，所述燃烧控制部执行所述增压器的增压的增大，
[0047] 在所述内燃机的转速在所述第一转速W上或者所述车辆的速度在所述第一速度 W上时，所述燃烧控制部执行燃料喷射压的增大W及燃料喷射正时的提前中的任意一方或 者双方。
[0048] 如上所述，本实施方式所设及的内燃机控制装置被应用于具备增压器的内燃机 中。而且，本实施方式所设及的内燃机控制装置具备燃烧控制部，所述燃烧控制部对被供给 至所述内燃机的气缸的燃料的燃烧状态进行控制。
[0049] 至少在所述内燃机的负载处于从第一阔值起到大于该第一阔值的第二阔值为止 的特定负载范围内时，所述燃烧控制部W使通过热释放率而规定的热释放率重屯、位置与第 一曲轴转角角度相等的方式对所述燃烧参数进行设定，所述热释放率为通过所述燃料的燃 烧而产生的热的每单位曲轴转角角度的量。
[0050] 另外，上述第一阔值既可W为内燃机所能够取得的负载中的最小值，也可W为大 于该最小值的值。另外，上述第二阔值既可W为内燃机所能够取得的负载中的最大值，也可 W为小于该最大值的值。目P，本实施方式所设及的内燃机控制装置既可W在内燃机所能够 取得的全负载范围内W热释放率重屯、位置等于第一曲轴转角角度的方式对燃烧参数进行 设定，或者，也可W仅在特定的负载范围内W热释放率重屯、位置等于第一曲轴转角角度的 方式对燃烧参数进行设定。而且，对燃烧状态进行控制，实质上与对燃烧参数进行设定同义 (即，通过前馈控制和/或反馈控制而将燃烧参数设定或变更为与内燃机的运转状态相对 应的适当的值）。另外，关于燃烧参数，将在后文详细叙述。
[0051] 本实施方式所设及的内燃机控制装置至少在内燃机的负载处于所述特定负载范 围内时，热释放率重屯、位置被维持在第一曲轴转角角度上。因此，通过将该第一曲轴转角角 度设为例如耗油率成为最佳的曲轴转角角度，从而能够有效地改善该内燃机的运转费用。 另外，例如，也可W通过将第一曲轴转角角度设定为包括耗油率W外的运转费用在内的总 运转费用（搭载有该内燃机的车辆的行驶所需要的实质费用）成为最低的曲轴转角角度等 的预定曲轴转角角度，从而有效地改善该内燃机的总运转费用。
[0052] 另外，作为能够有效地对内燃机的耗油率、总运转费用等进行改善的热释放率重 屯、位置的控制目标值的目标重屯、位置（第一曲轴转角角度），例如能够预先通过事先的实 验等来求出。另外，对于能够实现W运种方式而求出的目标重屯、位置（第一曲轴转角角度） 的各种燃烧参数的组合，例如也能够预先通过事先的实验等来求出。W此方式而求出的目 标重屯、位置（第一曲轴转角角度）W及与该目标重屯、位置（第一曲轴转角角度）对应的燃 烧参数的组合，例如能够被预先存储于后文所述的发动机ECU(电子控制单元）所具备的数 据存储单元（例如ROM等）中，并根据实际的内燃机的运转状态而被读取，并能够被使用于 使热释放率重屯、位置与目标重屯、位置（第一曲轴转角角度）一致的控制中。
[0053] 但是，热释放率重屯、位置能够通过下文所述的各种的方法而被定义。
[0054] 《定义1》 阳化日]热释放率重屯、位置Gc为，如图1(A)所示，与如下的区域的几何学的重屯、G相对 应的曲轴转角角度，所述区域为，由"将一个燃烧行程中的曲轴转角角度设定于横轴（一个 轴）上且将热释放率（每单位曲轴转角角度的热的产生量）设定于纵轴（与所述一个轴正 交的另一个轴）上的坐标系（曲线图）"中所描绘的热释放率的波形和所述横轴（所述一 个轴）包围而成的区域（在图1(A)中，为0如。
[0056] 《定义2》
[0057] 热释放率重屯、位置Gc为，在通过特定曲轴转角角度而对如下的区域进行划分时， 使通过该特定曲轴转角角度而被划分的两个区域的面积相等的特定曲轴转角角度，所述区 域为，由"将一个燃烧行程中的曲轴转角角度设定于横轴（一个轴）上且将热释放率（每单 位曲轴转角角度的热的产生量）设定于纵轴（与所述一个轴正交的另一个轴）上的坐标系 (曲线图）"中所描绘的热释放率的波形和所述横轴（所述一个轴）包围而成的区域。 阳0郎]《定义3》
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