[发明专利]带有涡轮增压器的柴油发动机的控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制具备向汽缸内喷射燃料的喷射器、和利用排气能量以压缩吸入空气的涡轮增压器的柴油发动机的装置。

背景技术

在因压缩而处于高温、高压化的汽缸内喷射燃料以自动点火的柴油发动机一般与像汽油发动机那样的火花点火式发动机相比，热效率优越，排出的CO₂的量也少，因此近年来，不仅作为像卡车那样的大型车辆用的发动机，而且还作为轿车用发动机正广泛普及。

作为上述柴油发动机的控制装置，例如在下述专利文献1中公开。如该专利文献1中所记载，在柴油发动机中，向汽缸内喷射的燃料的喷射量及喷射正时基于发动机的负荷和转速等决定，例如发动机越是高速旋转且高负荷，其燃料的喷射量越增大。

专利文献1：日本特开平10-274088号公报。

发明内容

如上所述，尽管根据发动机的负荷和转速等而决定燃料的喷射量和喷射正时等，但是例如通过粗暴的加速器操作而使发动机的负荷急剧变化时，存在由汽缸内的压缩空气量和燃烧热量等决定的最大缸内压力暂时变得过大的可能性。尤其是，在上述专利文献1的柴油发动机中具备包含通过排气能量驱动的涡轮和压缩吸入空气的压缩器的涡轮增压器，因此由于该涡轮增压器的响应延迟而可能导致增压量变得过剩，并且容易引起上述现象（最大缸内压力的过度上升）。

本发明是鉴于上述情况而形成的，其目的在于提供能够有效地防止因涡轮增压器的响应延迟而导致的最大缸内压力的过度上升，并且能够进一步提高发动机的可靠性的带有涡轮增压器的柴油发动机的控制装置。

作为解决上述问题的手段，本发明是控制具备向汽缸内喷射燃料的喷射器、和利用排气能量压缩吸入空气的涡轮增压器的柴油发动机的装置，其中，具备：设定作为上述喷射器的燃料喷射正时的根据发动机的运行状态而规定的基本喷射正时的运算部；和至少在发动机稳定运行时，在由上述运算部设定的基本喷射正时从上述喷射器喷射燃料的喷射控制部；由上述运算部设定的上述基本喷射正时设定为在发动机转速相同的条件下，负荷低时与负荷高时相比更靠近提前侧；上述喷射控制部在发动机负荷从高负荷向低负荷转移时，限于从该转移至规定期间内执行在设定为比上述基本喷射正时更靠近延迟侧的安全喷射正时喷射燃料的安全喷射控制。

根据本发明，从高负荷向低负荷转移时，由于执行暂时延迟喷射器的喷射正时的安全喷射控制，因此即使存在相对于负荷的降低使增压量的下降延迟的响应延迟，也可以防止发动机的最大缸内压力（缸内压力的最大值）过度上升的情况。因此，即使使用具备大的增压能力的涡轮增压器，也可以确实地保护发动机以防止活塞和汽缸盖等部件的损伤，并且可以改善发动机的可靠性。

在本发明中，优选的是上述喷射控制部在发动机转速为高于怠速速度的基准速度以上且负荷从高负荷向低负荷转移时，执行上述安全喷射控制。

根据该结构，在涡轮增压器实质性地工作的旋转域（至少除去极低旋转域的旋转域）中，通过安全喷射控制可以适当地避免因如上述那样的涡轮增压器的响应延迟而引起的最大缸内压力的过度上升。

在上述结构中，更优选的是在上述涡轮增压器中包含小型涡轮增压器、和比小型涡轮增压器大型的大型涡轮增压器，上述大型涡轮增压器至少在发动机转速为上述基准速度以上时工作。

根据该结构，至少大型涡轮增压器工作的区域能够期待上述安全喷射控制的执行，因此即使发动机中具备质量大而容易引起响应延迟的大型涡轮增压器，也可以防止最大缸内压力的过度上升以确实地保护发动机。

在本发明中，优选的是上述安全喷射正时是考虑了作为发动机的缸内压力的最大值的最大缸内压力而由上述运算部求出的；上述运算部基于至少包含发动机的进气压力和燃料喷射量的各种参数求出上述最大缸内压力与预先规定的允许值一致的燃料喷射正时，并且将该正时设定为上述安全喷射正时。

根据该结构，在安全喷射控制时，由于在最大缸内压力不超过允许值的范围的正时喷射燃料，因此可以有效地防止喷射正时所需以上的延迟而引起动力减低（powering down）的情况。

适用本发明的柴油发动机优选的是几何压缩比设定为12以上且小于16的柴油发动机。

在几何压缩比小于16的柴油发动机中，与现有的柴油发动机（一般压缩比为18以上）相比可以抑制最大缸内压力的值。在此基础上，在本发明中，通过上述的安全喷射控制抑制最大缸内压力的过度上升，因此与现有的相比可以降低发动机所需要的强度，并且可以谋求发动机的轻量化、低成本化。另一方面，从燃料的点火性的极限考虑几何压缩比为12以上是必要的。