[发明专利]柴油机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及柴油机的控制装置，尤其涉及执行普通的扩散燃烧与预混合压缩着火燃烧的切换控制的柴油机的控制装置。

背景技术

将燃料直接喷射到气缸内的柴油机一般是在气缸内变成高温、高压的活塞压缩上止点附近喷射燃料。此时喷射过程中的燃料开始着火形成火焰，通过将后续的燃料提供给该火焰使燃烧继续。这种在燃料的喷射过程中开始着火的燃烧形态一般被称为扩散燃烧(以下称为普通燃烧)，但该扩散燃烧被指出存在NO_X或烟雾等降低有限的问题。

因此，近年来提出了将燃料的喷射或供给时间提前到活塞压缩的上止点之前，在燃料供给结束后使预混合气体着火，实现被称为“预混合压缩着火燃烧(以下称为预混合燃烧)”的燃烧形态的方案。

预混合燃烧由于在燃料喷射结束后经过一定的时间(预混合期间)使预混合气体着火，因此在着火之前预混合气体被充分稀释、均匀化。因此，不仅能够降低局部的燃烧温度，减少NO_X的排出量，而且由于能够避免在空气不足的状态下燃烧，所以还能够抑制烟雾的产生。

专利文献1：日本特开2002-206448号公报

专利文献2：日本特开2000-145507号公报

但是，预混合燃烧为确保均匀的稀薄预混合气体之后成立的燃烧形态，要求要有比较大的气缸内空气剩余率。至少在目前状况下，预混合燃烧只能在限定于低负载区域的运转区域内进行。因此，在高负载区域需要进行普通的扩散燃烧，有必要根据发动机的运转状态在预混合燃烧与扩散燃烧之间切换。

预混合燃烧与扩散燃烧各自要求的控制参数(喷射时期、EGR量等)的值有比较大的不同，有时不得不在这大不相同的值之间进行切换。而在车辆用发动机中，发动机的运转状态稳定的情况比较少，而连续地加减速这样的过渡状态较多。在这种发动机过渡状态下产生预混合燃烧与扩散燃烧的切换时，存在控制参数的实际值的转变迟缓的可能性，有可能引起运转性能(drivability)恶化等。

发明内容

因此本发明的目的就是要提供一种在发动机的过渡状态下，能够顺利并且迅速地进行预混合燃烧与普通燃烧之间的切换的柴油机的控制装置。

并且，本发明的另一个目的是要提供一种尤其是在发动机加速时能够顺利并且迅速地进行从预混合燃烧到普通燃烧的切换、能够确保所希望的加速性能和运转性能的柴油机的控制装置。

如果采用本发明，能够提供一种柴油机的控制装置，用于控制喷射到柴油机气缸内的燃料的喷射量和喷射时期，其特征在于：设定普通喷射模式以及预混合喷射模式这两个控制模式，上述普通喷射模式这样控制喷射量和喷射时期：使喷射的燃料在其喷射期间内于压缩上止点附近着火；上述预混合喷射模式这样控制喷射量和喷射时期：使燃料喷射在压缩上止点之前结束，并使该喷射的燃料经过预混合期后于压缩上止点附近着火；将发动机的整个运转区域至少区分成普通区域和预混合区域这两个区域；设置了切换控制模式的普通切换机构，以便当发动机的实际运转状态处于普通区域时执行普通喷射模式、当发动机的实际运转状态处于预混合区域时执行预混合喷射模式；此外，设置了强制切换机构，该强制切换机构当在其中一个发动机运转区域中执行与此相对应的一个控制模式时，如果发动机变成了预定的过渡状态，则强制地将控制模式切换为另一个控制模式；

此外，分别在上述各控制模式中设定控制参数的目标值，并设定上述预混合区域中的上述普通喷射模式用的上述目标值。

本发明的柴油机的控制装置在发动机的过渡状态为加速状态时尤其有效。即，上述强制切换机构当在上述预混合区域中执行上述预混合喷射模式时，如果发动机变成了预定的加速状态，则将上述控制模式强制地切换为上述普通喷射模式。

优选上述强制切换机构根据发动机负载的变化率与预定的阈值的比较切换上述控制模式。

优选还设置了用于对上述变化率进行平缓处理的机构；上述强制切换机构根据上述平缓处理后的值与上述阈值的比较切换上述控制模式。

上述变化率为增加率也可以；此时，优选上述阈值在上述增加率的增加侧和减少侧设置两个；当上述增加率变成上述增加侧的阈值以上的值时，上述强制切换机构开始上述强制切换，然后当上述增加率变成上述减少侧的阈值以下的值时结束上述强制切换。

优选将上述增加侧的阈值设定为比上述减少侧的阈值低的值。