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1、(10)申请公布号 CN 102933837 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102933837 A *CN102933837A* (21)申请号 201180004933.2 (22)申请日 2011.04.25 F02M 61/18(2006.01) (71)申请人 丰田自动车株式会社 地址 日本爱知县 (72)发明人 池本雅里 (74)专利代理机构 北京金信立方知识产权代理 有限公司 11225 代理人 黄威 孙丽梅 (54) 发明名称 内燃机的燃烧产物生成量推断装置、 淀积物 剥离量推断装置、 淀积物堆积量推断装置以及燃 料喷射控制装置 (57) 摘要 本发明涉及一。
2、种淀积物剥离量推断装置, 其 在具备燃料喷射阀 (22) 的内燃机 (10) 中, 通过计 算堆积在喷孔入口区域内的燃烧产物中剥离的燃 烧产物的量即入口淀积物剥离量、 和堆积在喷孔 出口区域内的燃烧产物中剥离的燃烧产物的量即 出口淀积物剥离量, 从而对入口淀积物剥离量和 出口淀积物剥离量进行推断。 在本发明中, 根据堆 积在喷孔入口区域内的燃烧产物的量、 即入口淀 积物堆积量来计算入口淀积物剥离量, 并根据堆 积在喷孔出口区域内的燃烧产物的量、 即出口淀 积物堆积量来计算出口淀积物剥离量。 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.06.12 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP201。
3、1/060027 2011.04.25 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/147144 JA 2012.11.01 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 25 页 附图 10 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 25 页 附图 10 页 1/2 页 2 1. 一种燃烧产物生成量推断装置, 其在具备燃料喷射阀的内燃机中, 通过计算入口燃 烧产物生成量和出口燃烧产物生成量, 从而对入口燃烧产物生成量和出口燃烧产物生成量 进行推断, 所述入口燃烧产物生成量为, 在喷孔入口区域内因燃料的燃烧而生成的燃烧产 物的量, 所述喷。
4、孔入口区域由燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的区域且靠近燃料喷射孔的入 口的区域、 和燃料喷射孔外部的区域且燃料喷射孔的入口附近的区域构成 ; 所述出口燃烧 产物生成量为, 在喷孔出口区域内因燃料的燃烧而生成的燃烧产物的量, 所述喷孔出口区 域由燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的区域且靠近燃料喷射孔的出口的区域、 和燃料喷射孔 外部的区域且燃料喷射孔的出口附近的区域构成, 其中, 所述燃烧产物生成量推断装置分别求取喷孔入口区域的温度和喷孔出口区域的温度, 并根据喷孔入口区域的温度来计算入口燃烧产物生成量, 且根据喷孔出口区域的温度来计 算出口燃烧产物生成量。 2. 一种淀积物剥离量推断装置, 其在具备燃料。
5、喷射阀的内燃机中, 通过计算入口淀积 物剥离量和出口淀积物剥离量, 从而对入口淀积物剥离量和出口淀积物剥离量进行推断, 所述入口淀积物剥离量为, 堆积在喷孔入口区域内的燃烧产物中剥离的燃烧产物的量, 所 述喷孔入口区域由燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的区域且靠近燃料喷射孔的入口的区域、 和燃料喷射孔外部的区域且燃料喷射孔的入口附近的区域构成 ; 所述出口淀积物剥离量 为, 堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物中剥离的燃烧产物的量, 所述喷孔出口区域由燃料 喷射阀的燃料喷射孔内部的区域且靠近燃料喷射孔的出口的区域、 和燃料喷射孔外部的区 域且燃料喷射孔的出口附近的区域构成, 其中, 所述淀积物剥离量推断装。
6、置根据堆积在喷孔入口区域内的燃烧产物的量、 即入口淀积 物堆积量来计算入口淀积物剥离量, 并根据堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物的量、 即出 口淀积物堆积量来计算出口淀积物剥离量。 3. 一种淀积物堆积量推断装置, 其通过计算堆积在所述喷孔入口区域内的燃烧产物的 量即入口淀积物堆积量、 和堆积在所述喷孔出口区域内的燃烧产物的量即出口淀积物堆积 量, 从而对入口淀积物堆积量和出口淀积物堆积量进行推断, 其中, 所述淀积物堆积量推断装置通过从由权利要求 1 所述的燃烧产物生成量推断装置计 算出的入口燃烧产物生成量中, 减去由权利要求 2 所述的淀积物剥离量推断装置计算出的 入口淀积物剥离量, 来计算。
7、入口淀积物堆积量 ; 并通过从由权利要求 1 所述的燃烧产物生 成量推断装置计算出的出口燃烧产物生成量中, 减去由权利要求 2 所述的淀积物剥离量推 断装置计算出的出口淀积物剥离量, 来计算出口淀积物堆积量。 4. 如权利要求 3 所述的淀积物堆积量推断装置, 其中, 求取堆积在所述喷孔入口区域内的燃烧产物进行分解的温度, 以作为入口淀积物分解 温度, 并在所述喷孔入口区域的温度在该入口淀积物分解温度以上时, 将入口淀积物堆积 量计算为零。 5. 如权利要求 3 或 4 所述的淀积物堆积量推断装置, 其中, 求取堆积在所述喷孔出口区域内的燃烧产物进行分解的温度, 以作为出口淀积物分解 温度, 。
8、并在所述喷孔出口区域的温度在该出口淀积物分解温度以上时, 将出口淀积物堆积 量计算为零。 6. 一种内燃机的燃料喷射控制装置, 其将为了使燃料从燃料喷射阀喷射而发给燃料喷 权 利 要 求 书 CN 102933837 A 2 2/2 页 3 射阀的指令值、 即燃料喷射指令值, 以与要求燃料喷射量相对应的方式而设定为基本燃料 喷射指令值, 并通过将与要求燃料喷射量相对应的基本燃料喷射指令值发给燃料喷射阀, 从而使燃料从燃料喷射阀喷射, 其中, 所述燃料喷射控制装置取得由权利要求3至5中任一项所述的淀积物堆积量推断装置 计算出的入口淀积物堆积量, 并根据入口淀积物堆积量而对所述基本燃料喷射指令值进。
9、行 补正。 7. 一种内燃机的燃料喷射控制装置, 将作为从燃料喷射阀喷射的燃料的压力的燃料喷 射压而应当设为目标的燃料喷射压, 设定为基本燃料喷射压, 并且将燃料喷射压控制为该 基本燃料喷射压, 其中, 所述燃料喷射控制装置取得由权利要求3至5中任一项所述的淀积物堆积量推断装置 计算出的入口淀积物堆积量以及出口淀积物堆积量, 并在出口淀积物堆积量多于入口淀积 物堆积量时增大所述基本燃料喷射压, 并且将燃料喷射压控制为增大后的该基本燃料喷射 压。 8. 一种内燃机的燃料喷射控制装置, 其中, 取得由权利要求 3 至 5 中任一项所述的淀积物堆积量推断装置计算出的入口淀积物 堆积量以及出口淀积物堆。
10、积量, 并在入口淀积物堆积量在预先设定的入口淀积物堆积量以 下、 且出口淀积物堆积量在预先设定的出口淀积物堆积量以上时, 将作为从燃料喷射阀喷 射的燃料的压力的燃料喷射压上升至, 使堆积在所述喷孔出口区域内的燃烧产物从该喷孔 出口区域剥离的压力。 权 利 要 求 书 CN 102933837 A 3 1/25 页 4 内燃机的燃烧产物生成量推断装置、 淀积物剥离量推断装 置、 淀积物堆积量推断装置以及燃料喷射控制装置 技术领域 0001 本发明涉及一种内燃机的燃烧产物生成量推断装置、 淀积物剥离量推断装置、 淀 积物堆积量推断装置、 以及燃料喷射控制装置。 背景技术 0002 已知一种以燃料被。
11、直接喷射至燃烧室内的方式而配置燃料喷射阀的内燃机。此 外, 还已知如下内容, 即, 在这种内燃机中, 生成有燃烧产物 (即, 与燃料的燃烧相关而生成 的物质) , 且该燃烧产物堆积在喷孔区域 (即, 由燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的区域、 和燃 料喷射孔外部的区域且燃料喷射孔的入口附近的区域、 以及燃料喷射孔外部的区域且燃 料喷射孔的出口附近的区域组成的区域) 的燃料喷射阀壁面 (以下, 将该壁面称为 “喷孔壁 面” ) 上。 而且, 当燃烧产物以此方式堆积在喷孔壁面上时, 有时会出现如下情况, 即, 即使将 用于使燃料喷射阀喷射预期的量的燃料的指令发给燃料喷射阀, 也无法从燃料喷射阀喷射 预期。
12、的量的燃料。 而且, 当无法从燃料喷射阀喷射预期的量的燃料时, 有时会出现内燃机的 输出特性以及排气特性下降的情况。因此, 在专利文献 1 所记载的内燃机的燃料喷射控制 装置中, 当堆积在喷孔壁面上的燃烧产物的量 (以下, 将堆积在喷孔壁面上的燃烧产物称为 “淀积物” , 将该淀积物的量称为 “淀积物堆积量” ) 在基准量以上时, 将对从燃料喷射阀的燃 料喷射进行控制, 以使淀积物从喷孔壁面上剥离。 0003 另外, 在专利文献 1 所记载的燃料喷射装置中, 为了判断是否应该使淀积物从喷 孔壁面上剥离, 而使用了淀积物堆积量。因此, 在专利文献中, 需要对淀积物堆积量进行推 断。 在此, 在将。
13、从燃料喷射阀实际喷射的燃料的量称为实际燃料喷射量, 将作为从燃料喷射 阀喷射的燃料而被要求的量称为要求燃料喷射量, 将为了在淀积物堆积量为零时使要求燃 料喷射量的燃料从燃料喷射阀喷射而发给燃料喷射阀的指令值称为燃料喷射指令值时, 在 专利文献 1 中, 根据当淀积物堆积在喷孔壁面上时实际燃料喷射量将相对于要求燃料喷射 量而减少、 并且淀积物堆积量越多则实际燃料喷射量将越相对于要求燃料喷射量而减少的 见解, 从而当实际燃料喷射量少于要求燃料喷射量时, 根据实际燃料喷射量与要求燃料喷 射量之间的差而推断出淀积物堆积量。 另外, 此时, 推断出实际燃料喷射量与要求燃料喷射 量之间的差越大则淀积物堆积。
14、量越多。 0004 在先技术文献 0005 专利文献 0006 专利文献 1 : 日本特开 2009-275100 号公报 0007 专利文献 2 : 日本特开 2010-65537 号公报 发明内容 0008 发明所要解决的课题 0009 然而, 根据本申请的发明者的研究, 明确了以下内容, 即, 通过燃料中的金属成分 说 明 书 CN 102933837 A 4 2/25 页 5 (例如, 锌、 钙、 镁等) 与燃烧气体发生反应, 从而生成由金属成分形成的燃烧产物, 并且, 在 喷孔入口区域 (即, 燃料喷射孔的入口附近的喷孔区域) 内, 例如生成碳酸盐及草酸盐等的 燃烧产物, 另一方面,。
15、 在喷孔出口区域 (即, 燃料喷射孔的出口附近的喷孔区域) 内, 例如生 成低级羧酸盐等的燃烧产物。 0010 而且, 根据本申请的发明者的研究, 判明了如下内容, 即, 堆积在喷孔入口区域的 淀积物 (以下, 将该淀积物称为 “入口淀积物” ) 对燃料喷射 (即, 从燃料喷射阀的燃料的喷 射) 造成的影响、 和堆积在喷孔出口区域的淀积物 (以下, 将该淀积物称为 “出口淀积物” ) 对 燃料喷射造成的影响相互不同。 因此, 为了将与燃料喷射相关的特性维持为所需的特性, 需 要将这种影响区分为喷孔入口区域和喷孔出口区域而进行掌握。即, 需要针对每个淀积物 堆积的区域而对这种影响进行掌握。 而且。
16、, 为了针对每个区域而对这种影响进行掌握, 需要 针对每个区域而对淀积物堆积量进行掌握。即, 需要分别对入口淀积物的堆积量和出口淀 积物的堆积量各自进行掌握。 0011 而且, 由于在内燃机运行中 (即, 内燃机的运行过程中) 不断生成燃烧产物, 因此为 了掌握入口淀积物堆积量和出口淀积物堆积量, 需要对在喷孔入口区域内不断生成的燃烧 产物的量 (以下, 将该量称为 “入口燃烧产物生成量” ) 和在喷孔出口区域内不断生成的燃烧 产物的量 (以下, 将该量称为 “出口燃烧产物生成量” ) 进行推断。 0012 此外, 如果在内燃机运行中不断生成的燃烧产物全部堆积在喷孔壁面上, 且一度 堆积在喷孔。
17、壁面上的燃烧产物 (即, 淀积物) 不会从喷孔入口壁面和喷孔出口壁面上剥离, 则能够从入口燃烧产物生成量以及出口燃烧产物生成量求取入口淀积物堆积量以及出口 淀积物堆积量。然而, 实际上, 在不断生成燃烧产物的期间, 淀积物有时也会从喷孔入口壁 面或喷孔出口壁面上剥离。 因此, 为了掌握入口淀积物堆积量以及出口淀积物堆积量, 需要 对喷孔入口区域内的淀积物的剥离量和喷孔出口区域内的淀积物的剥离量进行推断。 0013 因此, 本发明的目的在于, 针对每个区域对燃烧产物生成量进行推断, 针对每个区 域对淀积物剥离量进行推断, 且针对每个区域对淀积物堆积量进行推断。 0014 用于解决课题的方法 00。
18、15 本申请的发明涉及一种燃烧产物生成量推断装置, 其在具备燃料喷射阀的内燃机 中, 通过计算入口燃烧产物生成量和出口燃烧产物生成量, 从而对入口燃烧产物生成量和 出口燃烧产物生成量进行推断, 所述入口燃烧产物生成量为, 在喷孔入口区域内因燃料的 燃烧而生成的燃烧产物的量, 所述喷孔入口区域由燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的区域且 靠近燃料喷射孔的入口的区域、 和燃料喷射孔外部的区域且燃料喷射孔的入口附近的区域 构成 ; 所述出口燃烧产物生成量为, 在喷孔出口区域内因燃料的燃烧而生成的燃烧产物的 量, 所述喷孔出口区域由燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的区域且靠近燃料喷射孔的出口的 区域、 和燃料喷射孔。
19、外部的区域且燃料喷射孔的出口附近的区域构成。而且, 在本发明中, 分别求取喷孔入口区域的温度和喷孔出口区域的温度。而且, 根据喷孔入口区域的温度来 计算入口燃烧产物生成量, 且根据喷孔出口区域的温度来计算出口燃烧产物生成量。 0016 根据本发明, 能够以区分为燃料喷射孔的入口周边的区域 (即, 喷孔入口区域) 和 燃料喷射孔的出口周边的区域 (即, 喷孔出口区域) 的方式而对燃烧产物生成量进行推断。 即, 根据本发明, 能够针对每个区域而对燃烧产物生成量进行推断。 0017 此外, 本申请的其他发明涉及一种淀积物剥离量推断装置, 其在具备燃料喷射阀 说 明 书 CN 102933837 A 。
20、5 3/25 页 6 的内燃机中, 通过计算入口淀积物剥离量和出口淀积物剥离量, 从而对入口淀积物剥离量 和出口淀积物剥离量进行推断, 所述入口淀积物剥离量为, 堆积在喷孔入口区域内的燃烧 产物中剥离的燃烧产物的量, 所述喷孔入口区域由燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的区域且 靠近燃料喷射孔的入口的区域、 和燃料喷射孔外部的区域且燃料喷射孔的入口附近的区域 构成 ; 所述出口淀积物剥离量为, 堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物中剥离的燃烧产物的 量, 所述喷孔出口区域由燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的区域且靠近燃料喷射孔的出口的 区域、 和燃料喷射孔外部的区域且燃料喷射孔的出口附近的区域构成。而且, 在本发。
21、明中, 根据堆积在喷孔入口区域内的燃烧产物的量、 即入口淀积物堆积量来计算入口淀积物剥离 量, 并根据堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物的量、 即出口淀积物堆积量来计算出口淀积 物剥离量。 0018 根据本发明, 能够以区分为喷孔入口区域和喷孔出口区域的方式而对淀积物剥离 量进行推断。即, 根据本发明, 能够针对每个区域而对淀积物剥离量进行推断。 0019 此外, 本申请的其他发明涉及一种淀积物堆积量推断装置, 其通过计算堆积在所 述喷孔入口区域内的燃烧产物的量即入口淀积物堆积量、 和堆积在所述喷孔出口区域内的 燃烧产物的量即出口淀积物堆积量, 从而对入口淀积物堆积量和出口淀积物堆积量进行推 断。。
22、 而且, 在本发明中, 通过从由所述燃烧产物生成量推断装置计算出的入口燃烧产物生成 量中, 减去由所述淀积物剥离量推断装置计算出的入口淀积物剥离量, 来计算入口淀积物 堆积量 ; 并通过从由所述燃烧产物生成量推断装置计算出的出口燃烧产物生成量中, 减去 由所述淀积物剥离量推断装置计算出的出口淀积物剥离量, 来计算出口淀积物堆积量。 0020 根据本发明, 能够以区分为喷孔入口区域和喷孔出口区域的方式而对淀积物堆积 量进行推断。即, 根据本发明, 能够针对每个区域而对淀积物堆积量进行推断。 0021 另外, 在当喷孔入口区域的温度达到某一温度以上时堆积在喷孔入口区域内的燃 烧产物进行分解的情况下。
23、, 优选为, 求取堆积在所述喷孔入口区域内的燃烧产物进行分解 的温度, 以作为入口淀积物分解温度, 并在所述喷孔入口区域的温度在该入口淀积物分解 温度以上时, 将入口淀积物堆积量计算为零。 0022 据此, 即使产生了喷孔入口区域的温度达到入口淀积物分解温度以上、 且堆积在 喷孔入口区域内的燃烧产物进行了分解的状况, 也能够正确地计算出入口淀积物堆积量。 0023 此外, 在当喷孔出口区域的温度达到某一温度以上时堆积在喷孔出口区域内的燃 烧产物进行分解的情况下, 优选为, 求取堆积在所述喷孔出口区域内的燃烧产物进行分解 的温度, 以作为出口淀积物分解温度, 并在所述喷孔出口区域的温度在该出口淀。
24、积物分解 温度以上时, 将出口淀积物堆积量计算为零。 0024 据此, 即使产生了喷孔出口区域的温度达到出口淀积物分解温度以上、 且堆积在 喷孔出口区域内的燃烧产物进行分解的状况, 也能够正确地计算出出口淀积物堆积量。 0025 此外, 优选为, 在将为了使燃料从燃料喷射阀喷射而发给燃料喷射阀的指令值、 即 燃料喷射指令值, 以与要求燃料喷射量相对应的方式而设定为基本燃料喷射指令值, 并通 过将与要求燃料喷射量相对应的基本燃料喷射指令值发给燃料喷射阀, 从而使燃料从燃料 喷射阀喷射的情况下, 根据入口淀积物堆积量而对所述基本燃料喷射指令值进行补正。 0026 据此, 即使燃烧产物堆积在喷孔入口。
25、区域内, 也能够使燃料喷射阀喷射要求燃料 喷射量的燃料。即, 即使在燃烧产物堆积在喷孔入口区域内时将与要求燃料喷射量相对应 说 明 书 CN 102933837 A 6 4/25 页 7 的基本燃料喷射指令值发给燃料喷射阀, 也会由于堆积在喷孔入口区域内的燃烧产物的影 响, 从而无法从燃料喷射阀喷射要求燃料喷射量的燃料。 即, 从燃料喷射阀实际喷射的燃料 的量会偏离要求燃料喷射量。而且, 该偏离的程度会根据堆积在喷孔入口区域内的燃料产 物的量 (即, 入口淀积物堆积量) 而变化。因此, 如果根据入口淀积物堆积量而对基本燃料喷 射指令值进行补正, 则即使燃烧产物堆积在喷孔入口区域内, 也能够使燃。
26、料喷射阀喷射要 求燃料喷射量的燃料。 0027 此外, 优选为, 在将作为从燃料喷射阀喷射的燃料的压力的燃料喷射压而应当设 为目标的燃料喷射压, 设定为基本燃料喷射压, 并且将燃料喷射压控制为该基本燃料喷射 压的情况下, 当出口淀积物堆积量多于入口淀积物堆积量时增大所述基本燃料喷射压, 并 且将燃料喷射压控制为增大后的该基本燃料喷射压。 0028 据此, 当燃烧产物堆积在喷孔出口区域内时, 能够高效地促进从燃料喷射阀喷射 出的燃料的微粒化。 即, 当燃烧产物堆积在喷孔出口区域内时, 从燃料喷射阀喷射出的燃料 (以下, 将该燃料称为 “喷射燃料” ) 的微粒化程度将会下降。另一方面, 当使燃料喷。
27、射压上升 时, 喷射燃料的微粒化将被促进。因此, 当燃烧产物堆积在喷孔出口区域内时, 如果使燃料 喷射压上升, 则能够补偿由堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物而引起的喷射燃料的微粒化 程度的下降。 然而, 当出口淀积物堆积量在入口淀积物堆积量以下时, 由燃料喷射压的上升 对喷射燃料的微粒化程度的下降的补偿效果比较低。因此, 在出口淀积物堆积量多于入口 淀积物堆积量, 从而由燃料喷射压的上升对燃料喷射的微粒化程度的下降的补偿效果比较 高的情况下, 由于通过使基本燃料喷射压增大而使燃料喷射压上升, 因此能够高效地促进 喷射燃料的微粒化。 0029 此外, 优选为, 在入口淀积物堆积量在预先设定的入口淀。
28、积物堆积量以下、 且出口 淀积物堆积量在预先设定的出口淀积物堆积量以上时, 将作为从燃料喷射阀喷射的燃料的 压力的燃料喷射压上升至, 使堆积在所述喷孔出口区域内的燃烧产物从该喷孔出口区域剥 离的压力。 0030 据此, 能够高效地使堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物从喷孔出口区域剥离。 即, 当使燃料喷射压上升至较高的压力时, 能够使堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物从喷孔出 口区域剥离。 然而, 当入口淀积物堆积量较多时, 燃料喷射压的上升对堆积在喷孔出口区域 内的燃烧产物的剥离效果比较低。因此, 在入口淀积物堆积量在预先设定的入口淀积物堆 积量以下、 且燃料喷射压的上升对堆积在喷孔出口区域内的燃烧。
29、产物的剥离效果比较高的 情况下, 由于将燃料喷射压上升至, 使堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物从喷孔出口区域 剥离的压力, 因此能够高效地使堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物从喷孔出口区域剥离。 附图说明 0031 图 1 为表示应用了本发明的内燃机的图。 0032 图 2 为表示图 1 所示的内燃机的燃料喷射阀的顶端部分的图。 0033 图 3 为表示执行本发明的淀积物堆积量推断的程序的一个示例的图。 0034 图 4 为表示执行本发明的燃料喷射量控制的程序的一个示例的图。 0035 图 5 为表示执行本发明的第一燃料喷射压控制的程序的一个示例的图。 0036 图 6 为表示执行本发明的第二燃料喷。
30、射压控制的程序的一个示例的图。 说 明 书 CN 102933837 A 7 5/25 页 8 0037 图 7 为表示执行本发明的第三燃料喷射压控制的程序的一个示例的图。 0038 图 8 为表示执行本发明的第四燃料喷射压控制的程序的一个示例的图。 0039 图 9 为表示执行本发明的第五燃料喷射压控制的程序的一个示例的图。 0040 图 10 为表示执行本发明的喷孔温度的计算的程序的一个示例的图。 0041 图 11 为表示执行本发明的喷孔温度的计算的程序的一个示例的图。 具体实施方式 0042 以下, 参照附图对本发明的实施方式进行说明。 首先, 对应用了本发明的内燃机的 结构进行说明。。
31、该内燃机如图 1 所示。在图 1 中分别图示了, 10 为内燃机的主体、 11 为气 缸体、 12 为气缸盖。在气缸体 11 内形成有气缸筒 13。在气缸筒 13 内配置有活塞 14。活 塞 14 经由连杆 15 与曲轴 16 相连接。另一方面, 在气缸盖 12 上形成有进气口 17 和排气口 18。 此外, 在气缸盖12上配置有用于打开关闭进气口17的进气阀19、 和用于打开关闭排气 口 18 的排气阀 20。此外, 由活塞 14 的上壁面、 气缸筒 13 的内周壁面和气缸盖 12 的下壁面 形成了燃烧室 21。 0043 另外, 进气口 17 经由进气歧管 (未图示) 而与进气管 (未图示。
32、) 相连接, 并构成进气 通道的一部分。另一方面, 排气口 18 经由排气歧管 (未图示) 而与排气管 (未图示) 相连接, 并构成排气通道的一部分。 0044 此外, 在气缸盖 12 上配置有燃料喷射阀 22。如图 2 所示, 燃料喷射阀 22 具有喷嘴 30 和针阀 31。在喷嘴 30 的内部形成有空洞 (以下, 称为 “内部空洞” ) 。而且, 针阀 31 以能 够沿喷嘴 30 的中心轴线 (即, 燃料喷射阀 22 的中心轴线) CA 移动的方式被收纳在该内部空 洞内。此外, 针阀 31 的顶端部被设为锥形。而且, 当针阀 31 被收纳在喷嘴 30 的内部空洞 内时, 在喷嘴 30 的内。
33、周壁面 (即, 形成喷嘴 30 的内部空洞的壁面) 与针阀 31 的外周壁面之 间, 形成有用于使燃料通过的燃料通道 32。此外, 喷嘴 30 的顶端部的燃料通道 32 形成了 所谓的袋腔 33(以下, 燃料通道 32 是指, 除去该袋腔 33 的燃料通道) 。而且, 在喷嘴 30 的 顶端部上形成有多个燃料喷射孔 34。这些燃料喷射孔 34 使喷嘴 30 内 (即, 燃料喷射阀 22 内) 的袋腔 33 和喷嘴 30 的外部 (即, 燃料喷射阀 22 的外部) 连通。 0045 而且, 当针阀 31 在喷嘴 30 内以针阀 31 的锥形的顶端部的外周壁面与喷嘴 30 的 顶端部的内周壁面抵接。
34、的方式被定位时, 袋腔 33 与燃料通道 32 之间的连通将被截断。此 时, 无法从燃料喷射阀 22 的燃料喷射孔 34 喷射燃料。另一方面, 当以针阀 31 的锥形的顶 端部的外周壁面远离喷嘴 30 的顶端部的内周壁面的方式, 使针阀 31 在喷嘴 30 内移动时, 袋腔 33 与燃料通道 32 之间将相互连通, 从而燃料将从燃料通道 32 流入袋腔 33 内。而且, 流入袋腔 33 内的燃料经由燃料喷射孔 34 的入口而流入至该燃料喷射孔 34 内, 并经由该燃 料喷射孔 34 而从其出口被喷射。 0046 此外, 燃料喷射阀 22 以向燃烧室 21 内直接喷射燃料的方式被配置在气缸盖 1。
35、2 上。换言之, 燃料喷射阀 22 以其燃料喷射孔露出于燃烧室 21 内的方式被配置在气缸盖 12 上。 0047 此外, 燃料喷射阀 22 经由燃料供给通道 23 而与蓄压室 (即, 所谓共轨) 24 相连接。 蓄压室 24 经由燃料供给通道 25 而与燃料罐 (未图示) 相连接。燃料从燃料罐经由燃料供给 通道 25 而被供给至蓄压室 24 内。而且, 在蓄压室 24 内贮藏有高压的燃料。并且, 高压的 说 明 书 CN 102933837 A 8 6/25 页 9 燃料从蓄压室 24 经由燃料供给通道 23 而被供给至燃料喷射阀 22 内。并且, 在蓄压室 24 内, 配置有用于对其内部的。
36、燃料的压力进行检测的压力传感器 26。 0048 此外, 在气缸体 11 内, 形成有用于使冷却水流通的冷却水通道 27。冷却水通道 27 以包围气缸筒 13 的方式形成。因此, 燃烧室 21 内部至少通过在冷却水通道 27 内流通的冷 却水而被冷却。此外, 在气缸体 11 内配置有, 用于对在冷却水通道 27 内流通的冷却水的温 度进行检测的温度传感器 28。 0049 此外, 内燃机具有电子控制装置 40。电子控制装置 40 由微型计算机构成, 且具有 通过双向总线 41 而被相互连接的 CPU(微处理器) 42、 ROM(只读储存器) 43、 RAM(随机存 取存储器) 44、 后备 R。
37、AM45 以及接口 46。接口 46 与燃料喷射阀 22、 压力传感器 26 以及温 度传感器 28 相连接。电子控制装置 40 对燃料喷射阀 22 的动作进行控制, 并从压力传感器 26 接受与燃料的压力相对应的输出值, 且从温度传感器 28 接受与冷却水的温度相对应的 输出值。 0050 接下来, 对本发明的燃烧产物生成量推断的实施方式进行说明。 另外, 在以下的说 明中,“喷孔壁面” 为 “形成燃料喷射阀的燃料喷射孔的燃料喷射阀壁面” ;“入口侧喷孔壁 面” 为 “喷孔壁面中靠近燃料喷射孔的入口的喷孔壁面” ;“出口侧喷孔壁面” 为 “喷孔壁面 中靠近燃料喷射孔的出口的喷孔壁面” ;“喷。
38、孔入口邻接壁面” 为 “燃料喷射孔的外部的燃料 喷射阀壁面、 且为与入口侧喷孔壁面邻接的燃料喷射阀壁面” ;“喷孔出口邻接壁面” 为 “燃 料喷射孔的外部的燃料喷射阀壁面、 且为与出口侧喷孔壁面邻接的燃料喷射阀壁面” ;“喷 孔入口壁面” 为 “由入口侧喷孔壁面和喷孔入口邻接壁面构成的壁面” ;“喷孔出口壁面” 为 “由出口侧喷孔壁面和喷孔出口邻接壁面构成的壁面” 。此外,“喷孔入口区域” 为 “喷孔入 口壁面周边的区域” ;“喷孔出口区域” 为 “喷孔出口壁面周边的区域” 。此外,“燃烧产物” 为 “与燃料的燃烧相关而生成的物质” ;“入口淀积物” 为 “堆积在喷孔入口区域内的燃烧产 物” 。
39、;“出口淀积物” 为 “堆积在喷孔出口区域内的燃烧产物” 。此外,“燃烧气体” 为 “由于燃 料在燃烧室内燃烧而产生的气体” ;“燃料喷射” 是指 “从燃料喷射阀的燃料喷射孔的燃料的 喷射” ;“燃料喷射压” 为 “从燃料喷射阀的燃料喷射孔喷射出的燃料的压力” 。此外,“喷孔 温度” 为 “燃料喷射阀的燃料喷射孔内部的温度” ;“喷孔入口温度” 为 “喷孔入口区域的温 度” ;“喷孔出口温度” 为 “喷孔出口区域的温度” 。 0051 在本发明的燃烧产物生成量推断的一个实施方式中, 根据下式 1 来计算于预定期 间 (即, 预先设定的期间) 中在喷孔入口区域内生成的燃烧产物的生成量 (以下, 。
40、将该生成量 称为 “入口燃烧产物新生成量” ) XPin, 并根据下式 2 来计算于上述预定期间中在喷孔出口 区域内生成的燃烧产物的生成量 (以下, 将该生成量称为 “出口燃烧产物新生成量” ) XPout。 另外, 预定期间并不被特别限定, 而是可以任意设定, 例如为, 在特定的燃料喷射阀中连续 两次的燃料喷射之间的期间。 0052 XPin=CmAinTin (1) 0053 XPout=CmAoutTout (2) 0054 在式 1 以及式 2 中,“Cm” 为 “燃料中的金属成分的浓度 ( 以下, 简单地称为 “金属 成分浓度” )” 。 该金属成分浓度例如可以为预先被测定出的浓度,。
41、 也可以为在内燃机运行中 被适当测定出的浓度。在式 1 中,“Tin” 为 “上述预定期间中的特定的时间点上的喷孔入口 温度” 。在式 2 中,“Tout” 为 “上述预定期间中的特定的时间点上的喷孔出口温度” 。在式 1 说 明 书 CN 102933837 A 9 7/25 页 10 中,“Ain” 为 “为了正确地计算出与金属成分浓度 Cm 以及喷孔入口温度 Tin 相关的入口燃 烧产物新生成量而适当设定的系数” 。在式 2 中,“Aout” 为 “为了正确地计算出与金属成分 浓度 Cm 以及喷孔出口温度 Tout 相关的出口燃烧产物新生成量而适当设定的系数” 。 0055 接下来, 对。
42、本实施方式的燃烧产物生成量推断的优点进行说明。已知在燃料喷射 阀以向燃烧室内直接喷射燃料的方式而被配置的内燃机中, 燃烧产物堆积在喷孔出口邻接 壁面上。此外, 根据本申请的发明者的研究, 明确了以下内容, 即, 通过燃料中的金属成分 (例如, 锌、 钙、 镁等) 与燃烧气体发生反应, 从而生成来源于金属成分的燃烧产物 (例如, 低 级羧酸盐、 碳酸盐、 草酸盐等, 且以下, 将该燃烧产物称为 “金属来源产物” ) , 并且该金属来 源产物还堆积在喷孔出口邻接壁面上。此外, 根据本申请的发明者的研究, 明确了以下内 容, 即, 该金属来源产物还堆积在喷孔壁面和喷孔入口邻接壁面上。 0056 接下。
43、来, 对金属来源产物进行简单说明。 一直以来, 认为燃烧产物不会堆积在喷孔 壁面和喷孔入口邻接壁面上。然而, 根据本申请的发明者的研究, 如上文所述, 明确了以下 内容, 即, 金属来源产物的形态的燃烧产物不仅堆积在喷孔出口邻接壁面上, 还堆积在喷孔 壁面和喷孔入口邻接壁面上。 金属来源产物还如此堆积在喷孔壁面和喷孔入口邻接壁面上 的理由被推断如下。即, 当燃料喷射阀以燃料喷射阀向燃烧室内直接喷射燃料的方式, 即, 以燃料喷射阀的燃料喷射孔露出于燃烧室内部的方式被配置在内燃机内时, 燃烧气体将进 入燃料喷射孔内, 并且该燃烧气体在燃料喷射孔内以及其入口附近处与燃料发生反应, 从 而生成金属来源。
44、产物。 而且, 由于该金属来源产物向壁面的附着力较强, 因此尽管在燃料喷 射孔内以及其入口处有较强的燃料的流动, 仍会附着并堆积在喷孔壁面以及喷孔入口邻接 壁面上。这被推断为, 是金属来源产物还堆积在喷孔壁面和喷孔入口邻接壁面上的理由。 0057 另外, 当如上所述, 含有金属来源产物的燃烧产物 (以下, 设为该燃烧产物中含有 金属来源产物) 堆积在喷孔出口邻接壁面、 喷孔壁面以及喷孔入口邻接壁面 (以下, 将这些 壁面统一简称为 “壁面” ) 上时, 堆积在壁面上的燃烧产物 (以下, 将堆积在壁面上的燃烧产 物称为 “淀积物” ) 会阻碍燃料的流动。因此, 即使将原本能够使燃料喷射阀喷射所要。
45、求的 量 (以下, 将该量称为 “要求燃料喷射量” ) 的燃料的指令值发给燃料喷射阀, 也存在无法从 燃料喷射阀喷射要求燃料喷射量的燃料的可能性。 0058 而且, 当未能从燃料喷射阀喷射要求燃料喷射量的燃料时, 存在内燃机的输出特 性和排气特性下降的可能性。因此, 在欲抑制或改善这种内燃机的输出特性和排气特性的 下降时, 获知有无产生这种特性下降的可能性是不可缺少的, 且获知有无产生这种特性下 降的可能性是非常有用的。 而且, 为了获知有无产生这样的特性下降的可能性, 需要正确地 获知堆积在壁面上的淀积物的量 (以下, 将该量称为 “淀积物堆积量” ) 。 0059 另一方面, 淀积物堆积量。
46、根据壁面的形状和围绕壁面的气氛的温度而有所不同。 而且, 喷孔入口壁面的形状和喷孔出口壁面的形状相互不同的情况较多, 并且, 喷孔入口温 度和喷孔出口温度相互不同的情况也较多。此外, 入口淀积物对与燃料喷射相关的特性造 成的影响和出口淀积物对与燃料喷射相关的特性造成的影响也相互不同。例如, 入口淀积 物对燃料喷射量造成的影响大于出口淀积物对燃料喷射量造成的影响。另一方面, 出口淀 积物对喷射燃料的微粒化造成的影响大于入口淀积物对喷射燃料的微粒化造成的影响。 此 外, 出口淀积物从喷孔出口区域的剥离的容易度高于入口淀积物从喷孔入口区域的剥离的 容易度。鉴于以上的情况, 在欲进一步恰当地抑制或改善。
47、内燃机的输出特性以及排气特性 说 明 书 CN 102933837 A 10 8/25 页 11 的下降时, 需要将淀积物堆积量分为堆积在喷孔入口区域内的淀积物的量 (以下, 将该量称 为 “入口淀积物堆积量” ) 、 和堆积在喷孔出口区域内的淀积物的量 (以下, 将该量称为 “出口 淀积物堆积量” ) 而获知。 0060 另外, 在内燃机运行中 (即, 内燃机的运行过程中) , 由于从燃料喷射阀不断喷射燃 料, 因此会不断生成燃烧产物。而且, 通过如此生成的燃烧产物堆积在壁面上, 从而形成了 淀积物。 因此, 为了获知入口淀积物堆积量以及出口淀积物堆积量, 需要获知在喷孔入口区 域内不断生成。
48、的燃烧产物的量 (即, 入口燃烧产物新生成量) 、 以及在喷孔出口区域内不断 生成的燃烧产物的量 (即, 出口燃烧产物新生成量) 。 0061 而且, 入口燃烧产物新生成量根据金属成分浓度以及喷孔入口温度而变化。更加 具体而言, 当喷孔入口温度相同时, 金属成分浓度越高则入口燃烧产物新生成量越多。此 外, 当金属成分浓度相同时, 喷孔入口温度越高则入口燃烧产物新生成量越多。因此, 为了 正确计算入口燃烧产物新生成量, 应当在该计算中考虑金属成分浓度和喷孔入口温度。基 于相同的理由, 为了正确地计算出口燃烧产物新生成量, 应当在该计算中考虑金属成分浓 度和喷孔出口温度。 0062 在此, 在本实。
49、施方式的燃烧产物生成量推断中, 如式 1 所示, 根据金属成分浓度 Cm 和喷孔入口温度Tin的乘积来计算入口燃烧产物新生成量XPin。 即, 以金属成分浓度Cm和 喷孔入口温度 Tin 为变量来计算入口燃烧产物新生成量 XPin。而且, 金属成分浓度 Cm 越 高, 则根据式 1 而计算出的入口燃烧产物新生成量 XPin 越多, 且喷孔入口温度 Tin 越高则 该 XPin 越多。即, 在根据式 1 而进行的入口燃烧产物新生成量的计算中, 考虑到了金属成 分浓度越高或者喷孔入口温度越高则入口燃烧产物新生成量越多的情况。因此, 在本实施 方式的燃烧产物生成量推断中, 具有能够正确地计算出入口燃烧产物新生成量的优点。 0063 此外, 在本实施方式的燃烧产物生成量推断中, 如式 2 所示, 根据金属成分浓度 Cm 和喷孔出口温度 Tout 的乘积来计算出口燃烧产物新生成量 XPout。即, 以金属成分浓度 Cm 和喷孔出口温度 Tout 为变量来计算出口燃烧产物新生成量 XPout。而且, 金属成分浓度越 高或者喷孔出口温度。