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内燃机控制装置及控制方法

申请号 CN202311156572.4 申请日 2023-09-08 公开(公告)号 CN117803484A 公开(公告)日 2024-04-02
申请人 丰田自动车株式会社; 发明人 铃木雄贵; 土屋富久; 宫川淳;
摘要 本 发明 提供一种 内燃机 控制装置及控制方法。控制装置适用于具备 气缸 和向气缸内喷射气体 燃料 的缸内喷射 阀 的内燃机。控制装置的CPU执行如下步骤:取得一次燃烧循环中的气缸内的压 力 即缸内压力及向缸内喷射阀供给的气体燃料的压力即供给燃压;算出在气缸的一次燃烧循环中从气缸内向缸内喷射阀内流入的燃烧气体的量即逆流量。CPU在算出逆流量的步骤中,以缸内压力越高则逆流量越多,供给燃压越低则逆流量越多的方式,算出逆流量。
权利要求

1.一种内燃机控制装置,其中,
所述内燃机具备:
气缸;及
缸内喷射,向该气缸内喷射气体燃料
所述内燃机控制装置具备执行装置,该执行装置控制所述内燃机的运转,所述执行装置构成为,执行如下步骤:
取得所述气缸的一次燃烧循环中的所述气缸内的压即缸内压力及向所述缸内喷射阀供给的气体燃料的压力即供给燃压;及
算出在所述气缸的一次燃烧循环中从该气缸内向所述缸内喷射阀内流入的燃烧气体的量即逆流量,
在算出所述逆流量的步骤中,以所述缸内压力越高则所述逆流量越多,所述供给燃压越低则所述逆流量越多的方式,算出所述逆流量。
2.根据权利要求1所述的内燃机控制装置,其中,
所述执行装置构成为,在取得所述缸内压力的步骤中,取得所述气缸的一次燃烧循环中的该气缸内的压力的最大值作为所述缸内压力。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机控制装置,其中,
所述执行装置构成为,在算出所述逆流量的步骤中,以所述内燃机的转速越低则所述逆流量越多的方式,算出所述逆流量。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的内燃机控制装置,其中,
所述执行装置构成为,在算出所述逆流量的步骤中,以所述缸内喷射阀的气体燃料的喷射的结束时期越晚则所述逆流量越多的方式,算出所述逆流量。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的内燃机控制装置,其中,
所述内燃机搭载于车辆,
所述执行装置构成为,执行如下步骤:
将算出的所述逆流量累计;及
在所述逆流量的累计值为判定值以上的情况下,进行向所述车辆的乘客的通知。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的内燃机控制装置,其中,
所述内燃机搭载于车辆,
所述执行装置构成为,执行如下步骤:
算出损伤指标值,该损伤指标值是由于在所述气缸的一次燃烧循环中该气缸内的燃烧气体流入到所述缸内喷射阀内而该缸内喷射阀受到的损伤的指标值;
将算出的所述损伤指标值累计;及
在算出的所述损伤指标值的累计值为判定值以上的情况下,进行向所述车辆的乘客的通知,
在算出所述损伤指标值的步骤中,以将所述逆流量进行平方后的值与所述缸内压力之积越大则所述损伤指标值越大的方式,算出所述损伤指标值。
7.根据权利要求6所述的内燃机控制装置,其中,
所述执行装置构成为,在将所述损伤指标值累计的步骤中,仅将算出的所述损伤指标值中的阈值以上的所述损伤指标值累计。
8.一种内燃机控制方法,其中,
所述内燃机具备:
气缸;及
缸内喷射阀,向该气缸内喷射气体燃料,
所述内燃机控制方法包括如下步骤:
取得所述气缸的一次燃烧循环中的所述气缸内的压力即缸内压力及向所述缸内喷射阀供给的气体燃料的压力即供给燃压;及
算出在所述气缸的一次燃烧循环中从该气缸内向所述缸内喷射阀内流入的燃烧气体的量即逆流量,并且,以所述缸内压力越高则所述逆流量越多,所述供给燃压越低则所述逆流量越多的方式,算出所述逆流量。

说明书全文

内燃机控制装置及控制方法

技术领域

[0001] 本公开涉及适用于内燃机的内燃机控制装置及控制方法,所述内燃机具备将气体燃料气缸内喷射的缸内喷射

背景技术

[0002] 日本特开2004‑353460号公报公开了具备将CNG向气缸内喷射的缸内喷射阀的内燃机。CNG是指压缩天然气发明内容
[0003] 【发明的概要】
[0004] 【发明要解决的课题】
[0005] 通常,在将CNG等气体燃料从缸内喷射阀向气缸内喷射的内燃机中,与使用汽油液体燃料的情况相比,可设定低的压作为向缸内喷射阀供给的燃料的压力即供给燃压。而且,由于在压缩行程中的气缸内产生早期点火等异常燃烧,该气缸内的压力有时会过度升高。在这样的情况下,在使用CNG等气体燃料的内燃机中,无法维持缸内喷射阀闭阀的状态。由此,气缸内的燃烧气体可能会向缸内喷射阀内逆流。气缸内的燃烧气体为高温,因此如果燃烧气体的向缸内喷射阀内的逆流量多,则缸内喷射阀可能会产生异常。
[0006] 【用于解决课题的方案】
[0007] 在本公开的一方案中,提供一种内燃机控制装置。所述内燃机具备气缸及向该气缸内喷射气体燃料的缸内喷射阀。所述内燃机控制装置具备执行装置,该执行装置控制所述内燃机的运转。所述执行装置构成为,执行如下步骤:取得所述气缸的一次燃烧循环中的所述气缸内的压力即缸内压力及向所述缸内喷射阀供给的气体燃料的压力即供给燃压;及算出在所述气缸的一次燃烧循环中从该气缸内向所述缸内喷射阀内流入的燃烧气体的量即逆流量,在算出所述逆流量的步骤中,以所述缸内压力越高则所述逆流量越多,所述供给燃压越低则所述逆流量越多的方式,算出所述逆流量。
[0008] 在本公开的另一方案中,提供一种内燃机控制方法。所述内燃机具备气缸及向该气缸内喷射气体燃料的缸内喷射阀。所述内燃机控制方法包括如下步骤:取得所述气缸的一次燃烧循环中的所述气缸内的压力即缸内压力及向所述缸内喷射阀供给的气体燃料的压力即供给燃压;算出在所述气缸的一次燃烧循环中从该气缸内向所述缸内喷射阀内流入的燃烧气体的量即逆流量,并且,以所述缸内压力越高则所述逆流量越多,所述供给燃压越低则所述逆流量越多的方式,算出所述逆流量。附图说明
[0009] 图1是表示内燃机控制装置的第一实施方式的控制装置和适用该控制装置的内燃机的概略的构成图。
[0010] 在图2中,(A)是上述内燃机具备的缸内喷射阀的剖视图,(B)是将该缸内喷射阀的一部分放大的图。
[0011] 图3是表示通过第一实施方式的控制装置执行的多个处理的框图
[0012] 图4是表示从气缸内向缸内喷射阀内流入的燃烧气体的量的实际值即实际逆流量与通过第一实施方式的控制装置算出的逆流量的关系的坐标图。
[0013] 图5是表示通过第一实施方式的控制装置算出的逆流量累计值的推移的图。
[0014] 图6是表示通过内燃机控制装置的第二实施方式的控制装置执行的累计处理的流程图
[0015] 图7是表示通过内燃机控制装置的第三实施方式的控制装置执行的多个处理的框图。
[0016] 图8是表示通过第三实施方式的控制装置执行的累计处理的流程图。

具体实施方式

[0017] (第一实施方式)
[0018] 以下,遵照图1~图5,说明内燃机控制装置的第一实施方式。
[0019] 图1图示出搭载于车辆的内燃机10和适用于内燃机10的控制装置60。控制装置60对应于“内燃机控制装置”。
[0020] <内燃机>
[0021] 内燃机10是以氢气为燃料的氢发动机。氢气对应于“气体燃料”。内燃机10具备多个气缸11、曲轴12、吸气通路13、节气14、排气通路15。在图1所示的本例中,内燃机10具备四个气缸11。在本说明书中,在将四个气缸总称说明时,将它们称为“气缸11”,在将它们区分说明时,称为气缸#1、气缸#2、气缸#3及气缸#4。
[0022] 吸气通路13是向多个气缸11内导入的空气流动的通路。节气门14设置于吸气通路13。通过调整节气门14的开度即节气门开度,来调整在吸气通路13中流动的空气的量即吸入空气量。
[0023] 内燃机10具备多个缸内喷射阀16、多个点火装置17。对于一个气缸11设置一个缸内喷射阀16和一个点火装置17。缸内喷射阀16向气缸11内喷射燃料。关于缸内喷射阀16的结构,在后文叙述。在多个气缸11内,包含空气和燃料的燃烧气体通过点火装置17的放电而燃烧。通过燃烧气体的燃烧得到的动力向曲轴12传递,由此曲轴12旋转。在多个气缸11内通过燃烧气体的燃烧而生成废气。这样的废气从多个气缸11内向排气通路15排出。
[0024] 内燃机10具备向多个缸内喷射阀16供给燃料的燃料供给装置20。燃料供给装置20具有燃料罐21、燃料供给通路22、调压装置23、输送管24。
[0025] 燃料罐21积存高压的燃料。燃料供给通路22是将燃料罐21积存的燃料向输送管24供给的通路。调压装置23设置在燃料供给通路22的中间部。调压装置23是通过基于控制装置60的控制而对于在燃料供给通路22中流动的燃料的压力进行减压的结构。因此,燃料供给通路22中的在调压装置23与输送管24之间的部分流动的燃料的压力比燃料供给通路22中的在调压装置23与燃料罐21之间的部分流动的燃料的压力低。
[0026] 在输送管24连接多个缸内喷射阀16。即,输送管24暂时积存向多个缸内喷射阀16供给的燃料。输送管24内的燃料的压力对应于向缸内喷射阀16供给的燃料的压力即“供给燃压”。
[0027] 参照图2A及图2B,说明缸内喷射阀16的结构。
[0028] 如图2A及图2B所示,缸内喷射阀16具有主体41、座42、针43、弹簧44、电磁线圈45。主体41呈筒状。在主体41的前端部411保持座42。在座42形成有将燃料向气缸11内喷射的喷射口46。
[0029] 针43以能够向接近座42的方向及从座42分离的方向移动的状态收容于主体41内。在针43落座于座42的阀座的情况下,喷射口46被闭塞。针43对应于“缸内喷射阀的阀芯”。将喷射口46被闭塞的缸内喷射阀16的状态称为“缸内喷射阀16闭阀”。另一方面,在如图2B所示针43从座42的阀座分离的情况下,喷射口46被打开。将这样喷射口46被打开的缸内喷射阀16的状态称为“缸内喷射阀16开阀”。
[0030] 在主体41的内周面与针43之间形成燃料流动的内部燃料通路47。内部燃料通路47与输送管24相连。当缸内喷射阀16开阀时,内部燃料通路47与喷射口46相连。此时,如果内部燃料通路47的压力比气缸11内的压力高,则如图2B的实线的箭头所示,燃料从喷射口46被喷射到气缸11内。
[0031] 弹簧44对针43向将针43压紧于座42的方向施力。即,在缸内喷射阀16闭阀的情况下,弹簧44的作用力越大,则将针43压紧于座42的力越大。当进行向电磁线圈45的通电时,使针43从座42分离的方向的电磁力产生。于是,克服弹簧44将针43压紧于座42的力而针43从座42分离。由此,缸内喷射阀16开阀。另一方面,当停止向电磁线圈45的通电时,通过弹簧44的力将针43压紧于座42。由此,缸内喷射阀16闭阀。
[0032] 将在缸内喷射阀16的闭阀时通过弹簧44将针43压紧于座42的力设为“调定载荷”。调定载荷设定为,在气缸11内进行通常燃烧的情况下,能够维持针43落座于座42的阀座的状态的程度的大小。即,在停止向电磁线圈45的通电的情况下,如果在气缸11内未产生早期点火等异常燃烧,则能维持针43落座于座42的阀座的状态。换言之,如果由于在气缸11内产生上述那样的异常燃烧而气缸11内的压力过度升高,则针43可能会克服向缸内喷射阀16的供给燃压及调定载荷而向从座42分离的方向移动。在该情况下,针43从座42分离,因此喷射口46未被闭塞。
[0033] <内燃机的检测系统>
[0034] 如图1所示,内燃机10具备检测内燃机10的状态的检测系统50。检测系统50具有多个传感器。多个传感器将与检测结果对应的信号向控制装置60输出。多个传感器包括曲轴传感器51、与气缸数同数的缸内压传感器52、及供给燃压传感器53。对于1个气缸11设置1个缸内压传感器52。
[0035] 曲轴角传感器51检测曲轴12的旋转角。缸内压传感器52检测对应的气缸11内的压力。供给燃压传感器53检测输送管24内的供给燃压。将基于曲轴角传感器51的检测值的曲轴12的旋转速度称为“发动机转速NE”。将基于缸内压传感器52的检测值的气缸11内的压力称为“缸内压力检测值PCYS”。将基于供给燃压传感器53的检测值的输送管24内的供给燃压称为“供给燃压检测值PDS”。
[0036] <控制装置>
[0037] 控制装置60是具有CPU61和存储器62的处理电路。存储器62存储有通过CPU61执行的各种控制程序。CPU61通过执行控制程序,基于来自多个传感器的信号来控制节气门14的开度、缸内喷射阀16的燃料喷射量、及点火装置17的点火时机。在控制装置60中,CPU61对应于“执行装置”。
[0038] 车辆具备警告装置70。在内燃机10发生了某些异常的情况下,警告装置70为了将内燃机10发生了异常的意思向车辆的乘客通知而工作。
[0039] 如图3所示,CPU61通过执行控制程序而执行取得处理M11、逆流量计算处理M13、累计处理M15及通知处理M17。
[0040] <取得处理>
[0041] CPU61在取得处理M11中,取得逆流量计算处理M13所需的信息。具体而言,CPU61取得气缸11的一次燃烧循环中的气缸11内的压力即缸内压力PCY、从输送管24向缸内喷射阀16供给的燃料的压力即供给燃压PD。而且,CPU61取得发动机转速NEA。此外,CPU61取得缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE。
[0042] CPU61取得气缸#N的一次燃烧循环中的气缸#N的缸内压力PCY(N)。“N”是气缸编号,气缸编号N为1、2、3、4中的任一个。即,CPU61取得气缸#1的一次燃烧循环中的气缸#1的缸内压力PCY(1)。CPU61取得气缸#2的一次燃烧循环中的气缸#2的缸内压力PCY(2)。CPU61取得气缸#3的一次燃烧循环中的气缸#3的缸内压力PCY(3)。CPU61取得气缸#4的一次燃烧循环中的气缸#4的缸内压力PCY(4)。
[0043] 具体而言,CPU61基于在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个缸内压力检测值PCYS,取得气缸#N的一次燃烧循环中的缸内压力PCY(N)。例如,CPU61取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个缸内压力检测值PCYS中的最大值作为气缸#N的一次燃烧循环中的缸内压力PCY(N)。
[0044] CPU61取得气缸#N的一次燃烧循环中的供给燃压PD(N)。即,CPU61取得气缸#1的一次燃烧循环中的供给燃压PD(1)。CPU61取得气缸#2的一次燃烧循环中的供给燃压PD(2)。CPU61取得气缸#3的一次燃烧循环中的供给燃压PD(3)。CPU61取得气缸#4的一次燃烧循环中的供给燃压PD(4)。
[0045] 具体而言,CPU61基于在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个供给燃压检测值PDS,取得气缸#N的一次燃烧循环中的供给燃压PD(N)。例如,CPU61取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个供给燃压检测值PDS的平均值作为气缸#N的一次燃烧循环中的供给燃压PD(N)。
[0046] CPU61取得气缸#N的一次燃烧循环中的发动机转速NEA(N)。即,CPU61取得气缸#1的一次燃烧循环中的发动机转速NEA(1)。CPU61取得气缸#2的一次燃烧循环中的发动机转速NEA(2)。CPU61取得气缸#3的一次燃烧循环中的发动机转速NEA(3)。CPU61取得气缸#4的一次燃烧循环中的发动机转速NEA(4)。
[0047] 具体而言,CPU61基于在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个发动机转速NE,取得气缸#N的一次燃烧循环中的发动机转速NEA(N)。例如,CPU61取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个发动机转速NE的平均值作为气缸#N的一次燃烧循环中的发动机转速NEA(N)。
[0048] CPU61取得向该缸内喷射阀16的电磁线圈45的通电的结束时期作为气缸#N用的缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE(N)。即,CPU61取得气缸#1用的缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE(1)。CPU61取得气缸#2用的缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE(2)。CPU61取得气缸#3用的缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE(3)。CPU61取得气缸#4用的缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE(4)。
[0049] <逆流量计算处理>
[0050] CPU61在逆流量计算处理M13中,算出在气缸#N的一次燃烧循环中从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量即逆流量QR(N)。即,CPU61算出气缸#1的一次燃烧循环中的逆流量QR(1)。CPU61取得气缸#2的一次燃烧循环中的逆流量QR(2)。CPU61取得气缸#3的一次燃烧循环中的逆流量QR(3)。CPU61取得气缸#4的一次燃烧循环中的逆流量QR(4)。
[0051] 在此,CPU61在气缸#N的压缩行程中,使燃料从气缸#N用的缸内喷射阀16喷射。缸内喷射阀16作为燃料而喷射的氢气的燃料密度比汽油等液体燃料的燃料密度低。因此,在以氢气为燃料的内燃机10中,通常,与以液体燃料为燃料的内燃机的情况相比,缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期容易延迟。
[0052] 如果由于在气缸#N发生早期点火等异常燃烧而气缸#N内的压力过度升高,则气缸#N内的压力有时会比缸内喷射阀16内的压力高。早期点火在气缸#N的压缩行程中容易发生。在这样的异常燃烧发生时进行了向缸内喷射阀16的通电的情况下,如图2B的虚线的箭头所示,气缸#N内的燃烧气体可能会经由喷射口46向缸内喷射阀16内流入。而且,在异常燃烧发生时即使向缸内喷射阀16的通电已经结束,如果气缸#N内的压力比向缸内喷射阀16的供给燃压与调定载荷之和大,则由于气缸#N内的压力而针43有时也会从座42的阀座分离。在像这样无法维持缸内喷射阀16闭阀的状态的情况下,如图2B的虚线的箭头所示,气缸#N内的燃烧气体可能会经由喷射口46向缸内喷射阀16内流入。
[0053] 以上述那样的异常燃烧为起因而缸内喷射阀16未闭阀的情况下,气缸#N内的压力越高,则气缸#N内与缸内喷射阀16内的差压的大小越大。因此,从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量增多。而且,向缸内喷射阀16的供给燃压越低,则气缸#N内与缸内喷射阀16内的差压的大小越大。在该情况下,从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量也增多。而且,发动机转速越低,则以气缸#N内的压力过高的情况为起因而缸内喷射阀16未闭阀的状态的持续时间越容易变长。在该情况下,该持续时间越长,则从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量越多。而且,缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期越晚,则燃烧气体从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的期间越长。在该情况下,也是流入的期间越长,则从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量越多。
[0054] 因此,在逆流量计算处理M13中,CPU61以气缸#N的一次燃烧循环中的缸内压力PCY(N)越高则逆流量越多的方式算出逆流量QR(N)。CPU61以气缸#N的一次燃烧循环中的供给燃压PD(N)越低则逆流量越多的方式算出逆流量QR(N)。CPU61以气缸#N的一次燃烧循环中的发动机转速NEA(N)越低则逆流量越多的方式算出逆流量QR(N)。CPU61以气缸#N用的缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE(N)越晚则逆流量越多的方式算出逆流量QR(N)。
[0055] 例如,CPU61使用以下的关系式(D1)算出逆流量QR。在关系式(D1)中,“F1”、“F2”、“F3”及“F4”是基于气缸11的形状及缸内喷射阀16的特性等而设定的系数。例如,以缸内喷射阀16的调定载荷的设计值越大则逆流量QR越少的方式分别设定多个系数F1、F2、F3、F4。
[0056] QR=F1×PCY‑F2×PD‑F3×NEA‑F4×TIE…(D1)
[0057] 图4是表示实际的逆流量即实际逆流量与使用上述关系式(D1)算出的算出值即逆流量QR的关系的坐标图。以使表示实际逆流量与逆流量QR的关系的近似式E1在图4中成为由虚线表示那样的一次函数的方式分别设定多个系数F1、F2、F3、F4。
[0058] 算出在一次燃烧循环中向气缸#N用的缸内喷射阀16流入的燃烧气体的量即逆流量QR(N)的情况下,CPU61将缸内压力PCY(N)、供给燃压PD(N)、发动机转速NEA(N)及燃料喷射的结束时期TIE向上述关系式(D1)代入。由此,CPU61能够算出逆流量QR(N)。
[0059] 不过,在气缸#N的一次燃烧循环中未发生早期点火等异常燃烧的情况下,气缸#N内的压力不会过度升高。因此,如果结束向缸内喷射阀16的通电,则能维持缸内喷射阀16闭阀的状态。即,在气缸#N的一次燃烧循环中,气缸#N内的燃烧气体未流入缸内喷射阀16内。因此,CPU61按照各燃烧循环来判定在气缸#N内是否发生了早期点火等异常燃烧。例如,CPU61基于气缸#N的一次燃烧循环中的缸内压力检测值PCYS的推移,能够判定是否发生了异常燃烧。在判定为发生了异常燃烧的情况下,CPU61通过执行逆流量计算处理M13来算出逆流量QR(N)。另一方面,在判定为未发生异常燃烧的情况下,CPU61不执行逆流量计算处理M13,因此未算出逆流量QR(N)。
[0060] <累计处理>
[0061] 如图3所示,CPU61在累计处理M15中,将通过逆流量计算处理M13算出的逆流量QR按照各气缸11进行累计。即,CPU61将向气缸#1用的缸内喷射阀16内的逆流量QR(1)进行累计来算出逆流量累计值IQR(1)。CPU61将向气缸#2用的缸内喷射阀16内的逆流量QR(2)进行累计来算出逆流量累计值IQR(2)。CPU61将向气缸#3用的缸内喷射阀16内的逆流量QR(3)进行累计来算出逆流量累计值IQR(3)。CPU61将向气缸#4用的缸内喷射阀16内的逆流量QR(4)进行累计来算出逆流量累计值IQR(4)。
[0062] <通知处理>
[0063] 在通知处理M17中,在通过累计处理M15算出的逆流量累计值IQR(N)为判定值IQRth以上的情况下,CPU61向车辆的乘客通知。具体而言,在多个逆流量累计值IQR(1)、IQR(2)、IQR(3)、IQR(4)中的任一个为判定值IQRth以上的情况下,CPU61通过车载的警告装置70向乘客通知。
[0064] 在此,如上所述,气缸11内的燃烧气体的温度非常高。另一方面,从缸内喷射阀16向气缸11内喷射的燃料的温度与燃烧气体相比非常低。因此,如果气缸11内的燃烧气体向缸内喷射阀16内流入的情况反复进行,则燃烧气体对缸内喷射阀16的构成部件的加热和燃料对该构成部件的冷却反复进行。当像这样构成部件的加热和冷却反复进行时,缸内喷射阀16可能会发生异常。例如,在缸内喷射阀16的构成部件之一的针43的表面成膜的薄膜可能会从针43剥离。
[0065] 因此,在控制装置60中,基于逆流量累计值IQR(N)对是否存在缸内喷射阀16的构成部件发生上述那样的异常的可能性进行判断用的值被设定作为判定值IQRth。
[0066] 图5图示出多个逆流量累计值IQR的推移。在图5中,为了便于理解说明,仅图示出三个逆流量累计值IQR(1)、IQR(2)、IQR(3)的推移。在图5所示的例子中,多个逆流量累计值IQR中的逆流量累计值IQR(2)、IQR(3)逐渐增大,相对于此,除此以外的逆流量累计值IQR(1)没有太增大。在时机t11,逆流量累计值IQR(3)成为判定值IQRth以上,因此CPU61将缸内喷射阀16存在发生异常的可能性的意思通过警告装置70向乘客通知。
[0067] <第一实施方式的作用及效果>
[0068] (1‑1)如上所述,在气缸#N的一次燃烧循环中,如果在气缸#N内发生早期点火等异常燃烧,则气缸#N内的压力过度升高。因此,气缸#N内的燃烧气体有时会流入气缸#N用的缸内喷射阀16内。在该情况下,气缸#N的一次燃烧循环中的缸内压力PCY越高,则从气缸#N向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量越容易变多。而且,向缸内喷射阀16的供给燃压PD(N)越低,则从气缸#N向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量越容易变多。
[0069] 因此,控制装置60以缸内压力PCY(N)越高则逆流量越多,并且供给燃压PD(N)越低则逆流量越多的方式,算出逆流量QR(N)。由此,在气缸#N内发生异常燃烧而气缸#N内的压力过度升高时,能够高精度地算出在一次燃烧循环中从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量。
[0070] (1‑2)气缸#N的一次燃烧循环中的气缸#N内的压力的最大值越高,则气缸#N内与缸内喷射阀16内的差压的大小越大。因此,控制装置60取得一次燃烧循环中的气缸#N内的压力的最大值作为缸内压力PCY(N)。并且,控制装置60基于这样的缸内压力PCY(N)来算出逆流量QR(N),因此能够提高逆流量QR(N)的计算精度。
[0071] (1‑3)在燃烧气体从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的情况下,发动机转速NEA(N)越低,则从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量越容易变多。因此,控制装置60以发动机转速NEA(N)越低则逆流量越多的方式算出逆流量QR(N)。通过像这样考虑发动机转速NEA(N)来算出逆流量QR(N),能够进一步提高逆流量QR(N)的计算精度。
[0072] (1‑4)在燃烧气体从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的情况下,缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE越晚,从气缸#N内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量越容易变多。因此,控制装置60以结束时期TIE越晚则逆流量越多的方式算出逆流量QR(N)。通过像这样考虑结束时期TIE来算出逆流量QR(N),能够进一步提高逆流量QR(N)的计算精度。
[0073] (1‑5)逆流量QR(N)被使用作为表示在气缸#N的一次燃烧循环中由于气缸#N内的燃烧气体流入到缸内喷射阀16内而缸内喷射阀16受到的损伤的蓄积程度的指标。控制装置60算出将逆流量QR(N)累计的逆流量累计值IQR(N)。在逆流量累计值IQR(N)为判定值IQRth以上的情况下,气缸#N用的缸内喷射阀16的构成部件可能会发生异常。因此,如果逆流量累计值IQR(N)成为判定值IQRth以上,则控制装置60将存在内燃机10发生异常的可能性的意思向乘客通知。由此,能够使乘客知晓成为了内燃机10需要检修的时期的情况。
[0074] (第二实施方式)
[0075] 遵照图6,说明内燃机控制装置的第二实施方式。在第二实施方式中,累计处理的处理内容的一部分与第一实施方式不同。在以下的说明中,主要说明与第一实施方式不同的部分,对于与第一实施方式相同的构件结构,标注同一符号而省略重复说明。
[0076] <累计处理>
[0077] 参照图6,说明本实施方式的控制装置60的CPU61执行的累计处理M15。
[0078] 在步骤S11中,CPU61判定通过逆流量计算处理M13算出的逆流量QR(N)是否为阈值QRth以上。
[0079] 如上所述,当燃烧气体向缸内喷射阀16内的流入反复进行,则缸内喷射阀16的构成部件的加热和冷却反复进行,由此在该构成部件蓄积损伤。然而,本件发明者进行了各种实验、模拟,结果是还得到了以下的见解。
[0080] 如果从气缸#N内向缸内喷射阀16内的燃烧气体的流入量少,则从流入到缸内喷射阀16内的燃烧气体向构成部件传递的热能的量少,因此构成部件的温度的上升量少。因此,即使少量的向缸内喷射阀16内的燃烧气体的流入反复进行,构成部件的温度的上下变动的幅度也不太大,因此构成部件几乎未受到损伤。
[0081] 因此,设定阈值QRth作为从气缸#N内向缸内喷射阀16内的燃烧气体的流入量是否少的判断基准。逆流量QR(N)小于阈值QRth的情况看作为缸内喷射阀16的构成部件未受到以燃烧气体向缸内喷射阀16内的流入为起因的损伤。另一方面,逆流量QR(N)为阈值QRth以上的情况看作为缸内喷射阀16的构成部件受到以燃烧气体向缸内喷射阀16内的流入为起因的损伤。
[0082] 在步骤S11中,在逆流量QR(N)为阈值QRth以上的情况下(是),CPU61使处理进入步骤S13。另一方面,在逆流量QR(N)小于阈值QRth的情况下(S11:否),CPU61暂时结束累计处理M15。即,CPU61不累计小于阈值QRth的逆流量QR(N)。
[0083] 在步骤S13中,CPU61算出逆流量累计值IQR(N)与逆流量QR(N)之和作为逆流量累计值IQR(N)的最新值。即,CPU61仅将通过逆流量计算处理M13算出的多个逆流量QR(N)中的阈值QRth以上的逆流量QR(N)累计,由此算出逆流量累计值IQR(N)。然后,CPU61暂时结束累计处理M15。
[0084] <第二实施方式中的作用及效果>
[0085] 在第二实施方式中,除了与上述第一实施方式的效果(1‑1)~(1‑5)等同的效果之外,还能够得到以下的效果。
[0086] (2‑1)即使燃烧气体流入到缸内喷射阀16内,在其量少的情况下,缸内喷射阀16的构成部件也几乎不会受到损伤。因此,控制装置60通过仅将阈值QRth以上的逆流量QR(N)累计来算出逆流量累计值IQR(N)。由此,能够提高缸内喷射阀16的构成部件的损伤的蓄积程度与逆流量累计值IQR(N)的相关性。因此,控制装置60能够在更适当的时机将存在内燃机10发生异常的可能性的意思向乘客通知。
[0087] (第三实施方式)
[0088] 遵照图7及图8,说明内燃机控制装置的第三实施方式。在第三实施方式中,推定缸内喷射阀的构成部件的损伤的蓄积程度的方法与上述多个实施方式不同。在以下的说明中,主要说明与上述多个实施方式不同的部分,对于与上述多个实施方式相同的构件结构,标注同一符号而省略重复说明。
[0089] 当燃烧气体向气缸11用的缸内喷射阀16内流入时,热能从高温的燃烧气体向缸内喷射阀16的构成部件传递。从气缸11内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的量越多,则向构成部件传递的热能的量越多。向构成部件传递的热能的量越多,则构成部件的温度的上升量越多。而且,气缸11的内部温度越高,则燃烧气体的温度越容易升高。并且,从气缸11内向缸内喷射阀16内流入的燃烧气体的温度越高,则构成部件的温度的上升量越多。
[0090] 另一方面,在由于缸内喷射阀16开阀而缸内喷射阀16向气缸11内喷射燃料的情况下,通过在缸内喷射阀16内流动的燃料夺走构成部件的热能。其结果是,构成部件的温度下降。
[0091] 即,由于以这样的构成部件的热能的出入为起因的构成部件的温度的上下变动,会产生构成部件上成膜的膜的从该构成部件的剥离。
[0092] 因此,本实施方式的控制装置60算出在一次燃烧循环中由从气缸11内流入到缸内喷射阀16内的燃烧气体向缸内喷射阀16的构成部件传递的热能的量的相关值。控制装置60基于算出的值,算出在气缸#N的一次燃烧循环中由于燃烧气体从气缸#N内流入到缸内喷射阀16内而缸内喷射阀16的构成部件受到的损伤的指标值即损伤指标值。并且,控制装置60基于损伤指标值,推定构成部件的损伤的蓄积程度。
[0093] <控制装置>
[0094] 如图7所示,CPU61通过执行控制程序而执行取得处理M11、逆流量计算处理M13、损伤指标值计算处理M21、累计处理M151及通知处理M171。取得处理M11的内容及逆流量计算处理M13的内容与上述第一实施方式的情况同样。因此,这里省略取得处理M11及逆流量计算处理M13的说明。
[0095] <损伤指标值计算处理>
[0096] CPU61在损伤指标值计算处理M21中,按照各气缸11算出损伤指标值X。即,CPU61算出气缸#1用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(1)。CPU61算出气缸#2用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(2)。CPU61算出气缸#3用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(3)。CPU61算出气缸#4用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(4)。
[0097] 说明损伤指标值X(N)的具体的计算方法。在气缸#N的一次燃烧循环中上述那样的异常燃烧发生的情况下,缸内喷射阀16的构成部件受到的损伤成为流入到缸内喷射阀16内的燃烧气体的温度即气体温度和与逆流量相关的能量的量即逆流能量的量之积所对应的大小。即,通过使用以下的关系式(D2),能够算出损伤指标值X(N)。在关系式(D2)中,“TMP”是上述气体温度的指标。“ENR”是上述逆流能量的量的指标。根据关系式(D2),气体温度的指标TMP越大,则损伤指标值X越大。而且,逆流能量的量的指标ENR越大,则损伤指标值X越大。
[0098] X=TMP×ENR…(D2)
[0099] 缸内压力PCY越大,则气体温度的指标TMP越大。因此,作为指标TMP,采用使用下述的关系式(D3)算出的值。在关系式(D3)中,“P0”是气缸#N内的基准压力。例如,将异常燃烧未发生时的气缸#N内的一次燃烧循环中的压力的最大值设定作为基准压力P0。
[0100] TMP=PCY/P0…(D3)
[0101] 将逆流量QR(N)进行了平方的值越大,则逆流能量的量的指标ENR越大。因此,作为指标ENR,采用使用下述的关系式(D4)算出的值。在关系式(D4)中,“CSA”是从气缸#N内流入到缸内喷射阀16内的燃烧气体的流路的截面积。例如,缸内喷射阀16的内部燃料通路47的通路截面积设定作为流入到缸内喷射阀16内的燃烧气体的流路的截面积CSA。
[0102] ENR=QR^2/CSA^2…(D4)
[0103] 并且,通过使用两个关系式(D3)及(D4),关系式(D2)能够如以下的关系式(D5)那样变形。其中,关系式(D5)中的“KA”是能够由以下的关系式(D6)表示的常数。
[0104] X=PCY×(QR^2)/KA…(D5)
[0105] KA=P0×(CSA^2)…(D6)
[0106] CPU61在损伤指标值计算处理M21中,使用关系式(D5),算出损伤指标值X(N)。在算出气缸#N用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(N)的情况下,CPU61通过将缸内压力PCY(N)和逆流量QR(N)向关系式(D5)代入,能够算出损伤指标值X(N)。由此,CPU61能够以将逆流量QR(N)进行了平方的值与缸内压力PCY之积越大则损伤指标值越大的方式算出损伤指标值X(N)。
[0107] <累计处理>
[0108] CPU61在累计处理M151中,将通过损伤指标值计算处理M21算出的损伤指标值X按照各气缸11进行累计。即,CPU61通过将气缸#1用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(1)累计来算出损伤指标累计值IX(1)。CPU61通过将气缸#2用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(2)累计来算出损伤指标累计值IX(2)。CPU61通过将气缸#3用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(3)累计来算出损伤指标累计值IX(3)。CPU61通过将气缸#4用的缸内喷射阀16的构成部件的损伤指标值X(4)累计来算出损伤指标累计值IX(4)。
[0109] 图8是表示累计处理M151的具体的处理内容的流程图。
[0110] 在步骤S21中,CPU61判定通过损伤指标值计算处理M21算出的损伤指标值X(N)是否为阈值Xth以上。
[0111] 即使气缸#N内的燃烧气体流入到缸内喷射阀16内,在损伤指标值X小的情况下,缸内喷射阀16的构成部件的温度也不太上升。因此,构成部件的温度的上下变动的幅度不太大,因此构成部件几乎不会受到损伤。因此,设定阈值QRth作为是否能够忽视构成部件受到的损伤的判断基准。损伤指标值X(N)小于阈值Xth的情况看作为构成部件未受到以燃烧气体向缸内喷射阀16内的流入为起因的损伤。另一方面,损伤指标值X(N)为阈值Xth以上的情况看作为构成部件受到以燃烧气体向缸内喷射阀16内的流入为起因的损伤。
[0112] 在步骤S21中,在损伤指标值X(N)为阈值Xth以上的情况下(是),CPU61使处理进入步骤S23。另一方面,在损伤指标值X(N)小于阈值Xth的情况下(S21:否),CPU61暂时结束累计处理M151。即,CPU61不累计小于阈值Xth的损伤指标值X(N)。
[0113] 在步骤S23中,CPU61算出损伤指标累计值IX(N)与损伤指标值X(N)之和作为损伤指标累计值IX(N)的最新值。即,CPU61仅将通过损伤指标值计算处理M21算出的多个损伤指标值X(N)中的阈值Xth以上的损伤指标值X(N)累计,由此算出损伤指标累计值IX(N)。然后,CPU61暂时结束累计处理M151。
[0114] <通知处理>
[0115] 在通知处理M171中,在通过累计处理M151算出的损伤指标累计值IX(N)为判定值IXth以上的情况下,CPU61向车辆的乘客通知。具体而言,在多个损伤指标累计值IX(1)、IX(2)、IX(3)、IX(4)中的任一个为判定值IXth以上的情况下,CPU61通过车载的警告装置70向乘客通知。
[0116] <第三实施方式中的作用及效果>
[0117] 在第三实施方式中,除了与上述第一实施方式的效果(1‑1)~(1‑4)等同的效果之外,还能够得到以下的效果。
[0118] (3‑1)控制装置60基于逆流量QR,算出从流入到缸内喷射阀16内的燃烧气体向缸内喷射阀16的构成部件传递的热能的量所对应的值即损伤指标值X。并且,控制装置60通过将这样的损伤指标值X累计来算出损伤指标累计值IX。上述的热能的量越多,则以燃烧气体流入缸内喷射阀16内的情况为起因而构成部件受到的损伤的大小越容易变大。因此,通过算出损伤指标累计值IX,能够高精度地推定构成部件的损伤的蓄积程度。
[0119] 在损伤指标累计值IX(N)为判定值IXth以上的情况下,气缸#N用的缸内喷射阀16可能会发生异常。因此,当损伤指标累计值IX(N)成为判定值IXth以上时,控制装置60将存在内燃机10发生异常的可能性的意思向乘客通知。由此,能够使乘客知晓成为了内燃机10需要检修的时期的情况。
[0120] (3‑2)即使燃烧气体流入到缸内喷射阀16内,在此时传递到缸内喷射阀16的构成部件的热能的量少的情况下,该构成部件也几乎不会受到损伤。因此,控制装置60通过仅将阈值Xth以上的损伤指标值X(N)累计来算出损伤指标累计值IX(N)。由此,能够提高缸内喷射阀16的构成部件的损伤的蓄积程度与损伤指标累计值IX(N)的相关性。因此,控制装置60能够在更适当的时机向乘客通知存在内燃机10发生异常的可能性的意思。
[0121] (变更例)
[0122] 上述多个实施方式可以如以下那样变更实施。多个实施方式及以下的变更例在技术上不矛盾的范围内可以相互组合实施。
[0123] 在上述多个实施方式中,CPU61只要能够取得与在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的缸内压力检测值PCYS对应的值作为缸内压力PCY(N)即可,也可以取得与在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的缸内压力检测值PCYS的最大值不同的值作为缸内压力PCY(N)。例如,CPU61可以取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个缸内压力检测值PCYS中的第二大的缸内压力检测值PCYS作为缸内压力PCY(N)。而且,例如,CPU61可以取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个缸内压力检测值PCYS的平均值作为缸内压力PCY(N)。而且,例如,CPU61可以取得在气缸#N的压缩行程中检测到的多个缸内压力检测值PCYS的平均值作为缸内压力PCY(N)。
[0124] 在上述多个实施方式中,CPU61可以取得与基于内燃机10的运转状态的缸内压力的算出值对应的值作为缸内压力PCY(N)。
[0125] 在上述多个实施方式中,CPU61只要能够取得与在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的供给燃压检测值PDS对应的值作为供给燃压PD(N)即可,可以取得与在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个供给燃压检测值PDS的平均值不同的值作为供给燃压PD(N)。例如,CPU61可以取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个供给燃压检测值PDS中的任一个作为供给燃压PD(N)。具体而言,CPU61可以取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个供给燃压检测值PDS的最大值作为供给燃压PD(N)。
[0126] 在上述多个实施方式中,CPU61只要能够取得与在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的发动机转速NE对应的值作为发动机转速NEA(N)即可,也可以取得与在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个发动机转速NE的平均值不同的值作为发动机转速NEA(N)。例如,CPU61可以取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个发动机转速NE中的任一个作为发动机转速NEA(N)。具体而言,CPU61可以取得在气缸#N的一次燃烧循环中检测到的多个发动机转速NE的最大值作为发动机转速NEA(N)。
[0127] 在上述多个实施方式中,CPU61可以不考虑缸内喷射阀16的燃料喷射的结束时期TIE地算出逆流量QR。
[0128] 在上述多个实施方式中,CPU61可以不考虑发动机转速NEA地算出逆流量QR。
[0129] 在多个实施方式中,在内燃机10具备爆震传感器的情况下,CPU61可以基于气缸#N的一次燃烧循环中的爆震传感器的检测值来判定气缸#N是否发生了异常燃烧。
[0130] 在第三实施方式中,CPU61在累计处理M151中,可以将小于阈值Xth的损伤指标值X也累计地算出损伤指标累计值IX。在该情况下,在图8所示的累计处理M151中,可以省略步骤S21的判定。
[0131] 在第一实施方式及第二实施方式中,CPU61可以即使逆流量累计值IQR成为判定值IQRth以上,也不使警告装置70进行向乘客的通知。在该情况下,CPU61可以将成为了内燃机10需要检修的意思经由车外网络向车辆的销售公司或检修工厂通知。
[0132] 在第三实施方式中,CPU61可以即使损伤指标累计值IX成为判定值IXth以上也不使警告装置70进行向乘客的通知。在该情况下,CPU61可以将成为内燃机10需要检修的意思经由车外网络向车辆的销售公司或检修工厂通知。
[0133] 在第一实施方式及第二实施方式中,CPU61在多个逆流量累计值IQR(1)、IQR(2)、IQR(3)、IQR(4)中的任一个为判定值IQRth以上的情况下,通过车载的警告装置70向乘客通知,但是并不局限于此。例如,CPU61可以在逆流量累计值IQR(1)成为了判定值IQRth以上的情况下,向乘客通知进行气缸#1用的缸内喷射阀16的更换或修理为好的意思。
[0134] 在第三实施方式中,CPU61在多个损伤指标累计值IX(1)、IX(2)、IX(3)、IX(4)中的任一个为判定值IXth以上的情况下,通过车载的警告装置70向乘客通知,但是并不局限于此。例如,CPU61可以在损伤指标累计值IX(1)成为了判定值IXth以上的情况下,向乘客通知进行气缸#1用的缸内喷射阀16的更换或修理为好的意思。
[0135] 在多个实施方式中,适用控制装置60的内燃机的气缸数可以为四个以外的任意的数目。例如,可以将控制装置60适用于气缸数为1个的内燃机,可以将控制装置60适用于气缸数为3个的内燃机,也可以将控制装置60适用于气缸数为6个的内燃机。
[0136] 在多个实施方式中,适用控制装置60的内燃机只要具备将气体燃料向气缸11内喷射的缸内喷射阀16即可,可以不是以氢气为燃料的内燃机。例如,适用控制装置60的内燃机可以是具备将压缩天然气向气缸11内喷射的缸内喷射阀的内燃机。
[0137] 在多个实施方式中,燃料供给装置具有的调压装置可以不是通过控制对燃料进行减压的阀。即,调压装置可以是具有机械阀的结构。
[0138] 在多个实施方式中,燃料供给装置可以是具备积存液体氢的罐的结构。在该情况下,燃料供给装置在从该罐至缸内喷射阀16的燃料供给路径上设置能够将液体氢变换为氢气的变换装置,由此缸内喷射阀16能够喷射氢气。
[0139] 控制装置60并不局限于具备CPU和ROM而执行软件处理的结构。即,控制装置60只要是以下(a)~(c)的任一结构即可。
[0140] (a)控制装置60具备遵照计算机程序而执行各种处理的一个以上的处理器。处理器包括CPU、以及RAM及ROM等存储器。存储器保存以使CPU执行处理的方式构成的程序代码或指令。存储器,即计算机可读介质包括通过通用或专用的计算机能够访问的一切可利用的介质。
[0141] (b)控制装置60具备执行各种处理的一个以上的专用的硬件电路。作为专用的硬件电路,例如,可以列举面向特定用途的集成电路,即ASIC或FPGA。需要说明的是,ASIC是“Application Specific Integrated Circuit”的简写,FPGA是“Field Programmable Gate Array”的简写。
[0142] (c)控制装置60具备遵照计算机程序而执行各种处理的一部分的处理器和执行各种处理中的其余的处理的专用的硬件电路。