專利名稱：用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，特別地涉及用于設(shè) 置有氣缸噴射器和進(jìn)氣道噴射器的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，該氣 缸噴射器用來將燃料噴射到氣缸內(nèi)部，該進(jìn)氣道噴射器用來將燃料噴 射到進(jìn)氣道。
背景技術(shù)：
一般地，在具有氣缸噴射器的所謂直接噴射型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，在 發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始后的高速空轉(zhuǎn)期間，在壓縮行程后期進(jìn)行燃料噴射 且點(diǎn)火很大程度上被延遲，使得在燃燒行程中未燃燒的燃料成分從燃 燒室排放后，它在排氣口或排氣歧管內(nèi)后燃以便于通過使用作為結(jié)果的熱廢氣來預(yù)熱催化器且限制HC的排放。然而仍然需要在冷起動(dòng)期間進(jìn)一步改進(jìn)催化器預(yù)熱且進(jìn)一步限制 HC排放量。另一方面，例如在日本專利申請公開No.2001-73854中披 露了在除了具有氣缸噴射器外還具有進(jìn)氣道噴射器的所謂的雙噴射型 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，在高速空轉(zhuǎn)期間，燃料分別地從噴射器的每一個(gè)噴射。然而，在常規(guī)的燃料噴射方式和形式中，不可能在冷起動(dòng)期間將 HC的排放量降低到足夠低的水平。同時(shí)，當(dāng)執(zhí)行這樣的分別的燃料噴 射時(shí)，燃燒穩(wěn)定性，即轉(zhuǎn)矩變化，與直接噴射型相比變差，因此，考 慮到上述情況，有必要在冷起動(dòng)中采用最優(yōu)燃料噴射形式。發(fā)明內(nèi)容考慮到以上所述的情況作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供 用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制裝置，該燃料噴射控制裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起
動(dòng)期間能夠優(yōu)化廢氣中HC的量和燃燒穩(wěn)定性。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī) 的燃料噴射控制裝置，包括氣缸噴射器和進(jìn)氣道噴射器，其特征在于 提供了用來改變?nèi)剂蠂娚湫问降难b置，此裝置將燃料噴射形式從自發(fā) 動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)剛開始后的預(yù)先確定的時(shí)刻直至經(jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間段 通過氣缸噴射器執(zhí)行的壓縮行程氣缸噴射改變?yōu)樵诮?jīng)過了預(yù)先確定的 時(shí)間段后執(zhí)行的通過進(jìn)氣道噴射器的進(jìn)氣道噴射與通過氣缸噴射器的 進(jìn)氣行程氣缸噴射和壓縮行程氣缸噴射的組合。
壓縮行程氣缸噴射具有的優(yōu)點(diǎn)是即使燃燒室內(nèi)溫度低也維持了燃 燒穩(wěn)定性以限制轉(zhuǎn)矩的變化。另一方面，包括進(jìn)氣道噴射、進(jìn)氣行程 氣缸噴射和壓縮行程氣缸噴射的分開噴射的形式的優(yōu)點(diǎn)是，與壓縮行 程氣缸噴射相比催化器的預(yù)熱更加快，從而降低廢氣中HC的量。因此，
如果噴射形式如上述改變，也可以優(yōu)化廢氣中HC的量和燃燒穩(wěn)定性。
優(yōu)選地基于從發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始累計(jì)的進(jìn)氣量確定預(yù)先確定的時(shí) 間段。
燃燒穩(wěn)定性與燃燒室內(nèi)溫度有關(guān)，而燃燒室內(nèi)溫度依賴于燃燒室 內(nèi)的燃燒的頻率/程度。因此，優(yōu)選地基于反映燃燒頻率/程度的參數(shù)來 確定燃燒室內(nèi)的溫度是否達(dá)到了燃燒穩(wěn)定的值。累計(jì)的進(jìn)氣量作為這 種參數(shù)是有利的，以此通過基于累計(jì)的進(jìn)氣量確定預(yù)先確定的時(shí)間段 和獲得用來改變?nèi)剂蠂娚湫问降臅r(shí)刻可理想地改變?nèi)剂蠂娚湫问健?br> 預(yù)先確定的時(shí)間段結(jié)束的時(shí)刻優(yōu)選地是從發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始累計(jì) 的進(jìn)氣量達(dá)到預(yù)先確定的閾值的時(shí)刻，且其中該閾值基于在發(fā)動(dòng)機(jī)冷 起動(dòng)開始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫獲得。
溫度達(dá)到燃燒穩(wěn)定的值的時(shí)間段依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始時(shí)的發(fā)
動(dòng)機(jī)水溫。因此，通過基于在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫確定 該閾值，可以根據(jù)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫的變化來改變 預(yù)先確定的時(shí)間段，以在最優(yōu)時(shí)間改變?nèi)剂蠂娚湫问健?br> 根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)廢氣內(nèi)的HC量和燃燒穩(wěn)定性在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起 動(dòng)期間被優(yōu)化極好效果。
從以下結(jié)合附圖的本發(fā)明的實(shí)施例的描述，本發(fā)明的以上的和其 他的目的、效果、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制裝 置的平面視圖2是根據(jù)此實(shí)施例的用于控制燃料噴射形式的改變的處理程序 的流程圖3是用于確定累計(jì)的進(jìn)氣量的閾值的圖4是圖示了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在冷起動(dòng)期間變化的時(shí)間圖5是圖示了在壓縮行程期間燃料噴射到汽缸內(nèi)的截面視圖；和
圖6示出了各種燃料噴射形式的特征。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)該實(shí)施例的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備。圖 示的發(fā)動(dòng)機(jī)1是所謂的雙噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)，雖然在圖中示出了四個(gè)氣缸， 但不限制氣缸的個(gè)數(shù)。氣缸的每個(gè)具有用于將燃料噴射到缸內(nèi)的氣缸 噴射器11和用于將燃料噴射到進(jìn)氣道的進(jìn)氣道噴射器6。在此實(shí)施例 中發(fā)動(dòng)機(jī)1所使用的燃料是汽油，但可以是其它燃料，例如乙醇、乙 醇與汽油的混合物或例如CNG的氣體燃料。
從空氣濾清器(未示出)吸入的空氣相繼地通過空氣流量計(jì)2、
電控節(jié)氣門3、穩(wěn)壓箱4和進(jìn)氣道5被吸入到各個(gè)氣缸的燃燒室中。進(jìn) 氣道5包括形成在發(fā)動(dòng)機(jī)1的對應(yīng)于各個(gè)氣缸的氣缸蓋內(nèi)的進(jìn)氣口 41 (見圖5)，和連接到氣缸蓋以與進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣歧管的內(nèi)通道。電 磁型進(jìn)氣道噴射器6設(shè)置在各氣缸內(nèi)，使得燃料被噴射到進(jìn)氣道5中。 此實(shí)施例的進(jìn)氣道噴射器6定向且構(gòu)造為向進(jìn)氣口 41，特別是向進(jìn)氣 口 41的出口進(jìn)行燃料噴射。這樣噴射的燃料在氣缸的燃燒室內(nèi)與空氣 混合以形成相對地均勻的混合氣氣。進(jìn)氣道噴射器6制成由從電控單 元(后文中稱為ECU) 30輸出的ON信號打開以噴射燃料，且制成由 從ECU 30輸出的OFF信號關(guān)閉以停止燃料噴射。進(jìn)氣道燃料噴射的 時(shí)間段設(shè)定在用于打開/關(guān)閉進(jìn)氣口出口的進(jìn)氣閥42 (見圖5)的打開 之前的時(shí)間段內(nèi)，或使得它與進(jìn)氣閥42的打開時(shí)間段的至少一部分重 疊。
另一方面，電磁型氣缸噴射器11設(shè)置在各氣缸內(nèi)用來直接將燃料 噴射到氣缸的燃燒室內(nèi)。根據(jù)此實(shí)施例的氣缸噴射器11適合于在進(jìn)氣 行程和壓縮行程中的一個(gè)或兩個(gè)期間噴射燃料。當(dāng)在壓縮行程期間進(jìn) 行燃料噴射時(shí)，如在圖5中示出，燃料噴向設(shè)置在正向上移動(dòng)的活塞 43頂部內(nèi)的凹陷44，且當(dāng)沿凹陷44的內(nèi)表面產(chǎn)生滾動(dòng)狀氣流時(shí)與空 氣混合，使得在火花塞7附近形成燃料含量相對濃的氣態(tài)混合物層。 以與進(jìn)氣道噴射器6類似的方式，氣缸噴射器11制成由從ECU 30輸 出的ON信號打開以噴射燃料，且制成由從ECU 30輸出的OFF信號 關(guān)閉以停止燃料噴射。
在燃燒室內(nèi)由兩個(gè)燃料噴射類型的一個(gè)或兩個(gè)形成的氣態(tài)混合物 由火花塞7基于來自ECU30的點(diǎn)火信號點(diǎn)燃且燃燒。來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的 廢氣通過排氣道8排放。排氣道8包括形成在發(fā)動(dòng)機(jī)1的各氣缸的氣 缸蓋內(nèi)的排氣口 45 (見圖5)，和連接到氣缸蓋與排氣口連通的排氣 歧管的內(nèi)通道。排氣口 45的入口由排氣閥46 (見圖5)打開/關(guān)閉。用 于凈化廢氣的催化器9布置在排氣歧管下游，且催化器9的下游側(cè)連
接到排氣管。
存儲(chǔ)在燃料箱10內(nèi)的燃料通過燃料供給系統(tǒng)12供給到各進(jìn)氣道
噴射器6和氣缸噴射器11。燃料供給系統(tǒng)12包括共同地連接到各氣缸 噴射器11的氣缸側(cè)輸送管13、共同地連接到各進(jìn)氣道噴射器6的進(jìn)氣 側(cè)輸送管17、用于將存儲(chǔ)在燃料箱10內(nèi)的燃料供給到輸送管13和17 的燃料供給管16和用于將存儲(chǔ)在燃料箱10內(nèi)的燃料泵送到燃料供給 管16內(nèi)的低壓燃料泵14。燃料供給管16在中間點(diǎn)分支為分別連接到 輸送管13和輸送管17的兩個(gè)部分。高壓燃料泵15設(shè)置在分支點(diǎn)和氣 缸側(cè)輸送管13之間的位置。高壓燃料泵15適合于把通過低壓燃料泵 14供給的燃料泵送到氣缸側(cè)輸送管13，使得氣缸側(cè)輸送管13內(nèi)的燃 料的壓力，即用于氣缸噴射器11的噴射壓力增加到相對高的水平。高 壓燃料泵15具有控制閥，該控制閥用于通過ECU 30來控制通過高壓 燃料泵15的流率。通過以這樣的方式控制燃料流率，使得用于氣缸噴 射的壓力可控。也提供了燃料回收系統(tǒng)18用于正向地將氣缸側(cè)輸送管 13內(nèi)的燃料回收到燃料箱10內(nèi)。燃料回收系統(tǒng)18設(shè)置有安全閥20， 由ECU30來控制安全閥20的打開/關(guān)閉，使得它通常在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí) 關(guān)閉。氣缸側(cè)輸送管13設(shè)置有燃料壓力傳感器32以用于檢測其內(nèi)的 燃料壓力。
ECU30設(shè)置有包括CPU、 ROM、 RAM、 A/D轉(zhuǎn)換器、輸入/輸出 接口等的微計(jì)算機(jī)，且基于從多種傳感器接收到的輸入信號執(zhí)行預(yù)先 確定的操作來控制氣缸噴射器11、進(jìn)氣道噴射器6、火花塞7、用于電 控的節(jié)氣門3的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19、低壓燃料泵14、高壓燃料泵13和安全 閥20等。
在上述傳感器中包括空氣流量計(jì)2和燃料壓力傳感器23?？諝饬?量計(jì)2是用于檢測進(jìn)氣量的裝置且向ECU30輸出對應(yīng)于通過它的進(jìn)氣 流率的信號。ECU30也基于空氣流量計(jì)2的輸出值計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。 在發(fā)動(dòng)機(jī)1內(nèi)可以布置其他傳感器，例如用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相位的
曲軸傳感器24。曲軸傳感器24以預(yù)先確定的曲軸相位間隔輸出脈沖信 號。ECU30基于此脈沖信號檢測了發(fā)動(dòng)機(jī)1的實(shí)際曲軸相位且計(jì)算旋 轉(zhuǎn)速度。
而且，在以上所述的傳感器組中，具有用于檢測進(jìn)氣溫度的進(jìn)氣 溫度傳感器26、用于檢測油門踏板踩踏位移(油門開度)的油門開度 傳感器27、用于檢測節(jié)氣門3的開度的節(jié)氣門位置傳感器28、用于檢 測發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷卻水溫度(后文中僅稱為發(fā)動(dòng)機(jī)水溫)的水溫傳感器 29和用于檢測節(jié)氣門3下游處進(jìn)氣道5內(nèi)的內(nèi)部壓力的進(jìn)氣壓力傳感 器25。
電控節(jié)氣門3的開度由ECU30控制。即， 一般地ECU30控制驅(qū) 動(dòng)馬達(dá)19使得從節(jié)氣門位置傳感器28的輸出變?yōu)閷?yīng)于從油門開度 傳感器27的輸出的值。而且，ECU30控制氣缸側(cè)輸送管13內(nèi)的燃料 壓力，即氣缸噴射壓力。即，ECU30控制高壓燃料泵15,使得由燃料 壓力傳感器23檢測到的值與根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)先確定的目標(biāo) 值相符。在此方面，進(jìn)氣側(cè)輸送管17內(nèi)的燃料壓力，即進(jìn)氣道噴射壓 力基本上不被控制而是維持恒定值。進(jìn)氣道噴射壓力低于氣缸噴射壓 力。
然后，下面將描述根據(jù)此實(shí)施例的當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，特別是在發(fā) 動(dòng)機(jī)被預(yù)熱前的冷起動(dòng)中，由ECU 30執(zhí)行的控制。這里使用的術(shù)語 "冷"是指發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫低于預(yù)先確定的值的情況，在發(fā)動(dòng)機(jī)被預(yù)熱 后將達(dá)到該預(yù)先確定的值。根據(jù)此實(shí)施例，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低于80攝氏 度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)稱為處于冷態(tài)。相反，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫等于或高于在發(fā)動(dòng) 機(jī)預(yù)熱后將達(dá)到的預(yù)先確定的值時(shí)，即在此實(shí)施例中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫等 于或高于80攝氏度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)稱為處于熱(暖)態(tài)。
首先，結(jié)合圖4描述在冷起動(dòng)期間的控制的概要。當(dāng)在tO時(shí)刻由 起動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由進(jìn)氣道燃料噴射器6執(zhí)行進(jìn)氣道燃料噴射。當(dāng)在起
動(dòng)期間發(fā)生最初燃燒時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速Ne迅速增加到預(yù)先確定的速度 Ni (在tl時(shí)刻)。因此，起動(dòng)控制結(jié)束且空轉(zhuǎn)控制開始，使得發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速Ne接近目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nfi。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne的加速期間當(dāng) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne已達(dá)到目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nfi時(shí)(在tfi時(shí)刻)，由氣缸噴射 器11將燃料噴射到氣缸內(nèi)。該氣缸噴射是如上所述的在壓縮行程期間 (具體地在其后期)執(zhí)行的壓縮行程噴射。在從起動(dòng)時(shí)刻t0已經(jīng)過預(yù)先確定的時(shí)間后的時(shí)刻t2 (即當(dāng)結(jié)束預(yù) 先確定的期間)，噴射形式從壓縮行程氣缸噴射轉(zhuǎn)換為另一個(gè)形式。 后者的形式是通過進(jìn)氣道噴射器6的進(jìn)氣道噴射和通過氣缸噴射器11 的進(jìn)氣行程氣缸噴射和壓縮行程氣缸噴射的組合。在起動(dòng)控制中，用于在起動(dòng)期間待噴射的燃料量關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)水溫 的圖預(yù)先存儲(chǔ)在ECU30的存儲(chǔ)器(ROM)內(nèi)，且ECU30基于由水溫 傳感器29檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫結(jié)合該圖計(jì)算起動(dòng)燃料的量，且在對應(yīng) 于因此獲得的起動(dòng)燃料量的時(shí)間段內(nèi)起動(dòng)氣缸噴射器11。另一方面，在空轉(zhuǎn)控制中，將目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nfi確定為高于目標(biāo) 空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Ni(例如800 rpm)以用于預(yù)熱，且目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nfi在發(fā)動(dòng) 機(jī)水溫越低時(shí)越高。即，目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)水溫的圖預(yù)先存儲(chǔ) 在ECU30的存儲(chǔ)器(ROM)內(nèi)。因此，ECU30基于由水溫傳感器29 檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫并參考該圖計(jì)算目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nfi，且控制噴射的 燃料的量使得實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne接近目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nfi。如上所述， 根據(jù)此實(shí)施例，在冷起動(dòng)期間執(zhí)行高速空轉(zhuǎn)控制以使發(fā)動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速接近比目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Ni更高的目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nfi。用于執(zhí)行此高速 空轉(zhuǎn)控制的高速空轉(zhuǎn)控制裝置由ECU30構(gòu)成。雖然在此實(shí)施例中作為 將起動(dòng)控制從空轉(zhuǎn)控制分開的閾值的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與用于熱起動(dòng)的目標(biāo) 轉(zhuǎn)速Ni相同，但它可以與后者不同。在高速空轉(zhuǎn)控制期間，點(diǎn)火正時(shí)從熱起動(dòng)中的點(diǎn)火正時(shí)大大延遲。雖然在此實(shí)施例中，點(diǎn)火正時(shí)設(shè)定為O度BTDC，但它可以與該值不同。 因此，如上所述，在燃燒行程中未燃燒的燃料成分從燃燒室排放且在 排放口或排放歧管內(nèi)后燃。通過使用因此生成的高溫廢氣，催化器快 速變熱以降低廢氣中HC的量。在噴射形式改變后的分開的噴射中待噴射的燃料總量以預(yù)先確定 的比例分別分成進(jìn)氣道噴射、進(jìn)氣行程氣缸噴射和壓縮行程氣缸噴射。 此比例可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)水溫)改變或可以是不 可變的。當(dāng)該比值改變時(shí)，可以不時(shí)地根據(jù)預(yù)先確定的圖或運(yùn)行形式 來確定該比值。用于進(jìn)氣道噴射的時(shí)間段在進(jìn)氣閥42打開前的時(shí)間間 隔內(nèi)，或者以與前述相同的方式與進(jìn)氣閥42的打開期間的至少一部分 重疊。然后，將在下文中解釋使用以上所述的噴射形式的原因。圖6示出了各種噴射形式A到E的特征，其中下方的曲線圖示了 在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間廢氣中HC的量與對應(yīng)于各噴射形式的轉(zhuǎn)矩變化 之間的關(guān)系。上方的圖案圖示了對應(yīng)于燃料噴射形式A至E在燃燒室 內(nèi)燃料分布的圖像。在此方面，各燃料噴射形式A至E的含義如下A:壓縮行程氣缸噴射B:壓縮行程氣缸噴射+壓縮行程氣缸噴射C:迸氣行程氣缸噴射+壓縮行程氣缸噴射 D:進(jìn)氣道噴射+壓縮行程氣缸噴射E:進(jìn)氣道噴射+進(jìn)氣行程氣缸噴射+壓縮行程氣缸噴射如從以上顯然可見，在根據(jù)此實(shí)施例的改變后，噴射形式A變成E。圖6的下方部分內(nèi)示出的曲線圖示了通過在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行的 試驗(yàn)所獲得的結(jié)果。至于廢氣中HC的量，獲得了 A〉B〉C〉D>E的關(guān) 系，而至于轉(zhuǎn)矩變化，獲得了 A〈B^cC"D^E的關(guān)系。因?yàn)檗D(zhuǎn)矩中大 的變化意味著燃燒不穩(wěn)定，所以轉(zhuǎn)矩變化等價(jià)于燃燒穩(wěn)定性。從此曲 線中顯然可見，在形式A中轉(zhuǎn)矩變化最小但排放的HC量最大；且在 形式E中轉(zhuǎn)矩變化次于A形式但廢氣內(nèi)的HC量最小。為了改進(jìn)燃燒穩(wěn)定性，形式A是有利的。推測其原因是燃料成 分濃的氣態(tài)混合物可在火花塞周圍穩(wěn)定地形成。另一方面，在A形式 中，在廢氣中存在大量的HC的原因推測是雖然因點(diǎn)火正時(shí)的大延遲所導(dǎo)致的后燃促進(jìn)了催化器的加熱，但燃料沒有完全燃燒且因此在廢氣中剩余大量未燃燒的燃料成分。在形式A中，因?yàn)闅怏w混合物中富 含燃料，因此也存在產(chǎn)生黑煙的風(fēng)險(xiǎn)。如果此風(fēng)險(xiǎn)不可避免，則可以 采用形式B。當(dāng)采用形式C或D時(shí)，可能將HC的生成降低到低于形式A和形 式B。這是因?yàn)楦缓剂系臍鈶B(tài)混合物在火花塞周圍形成以確保燃燒以 及存在于其周圍的稀燃料含量的氣態(tài)混合物可用于排氣道內(nèi)的后燃。然而，燃燒穩(wěn)定性將因此變差。當(dāng)燃燒室內(nèi)的溫度低時(shí)，例如在發(fā)動(dòng) 機(jī)剛起動(dòng)后時(shí)，這特別顯著。在形式E中，當(dāng)燃燒穩(wěn)定性大體上與形式C和形式D處于相同水 平時(shí)，廢氣中HC的量低于包括C形式和D形式的其他形式中的情況。 廢氣中HC的量低的原因推測如下。即，通過壓縮行程氣缸噴射，在火 花塞周圍形成了適合于點(diǎn)火的燃料成分濃的氣態(tài)混合物，而通過進(jìn)氣 道噴射形成了適合于后燃的燃料成分稀的均勻氣態(tài)混合物，且進(jìn)一步 地，通過進(jìn)氣行程氣缸噴射形成了燃料成分在以上所述的兩個(gè)水平之 間的中間水平的相對地富含燃料的適合于主燃燒的氣態(tài)混合物。因此， 根據(jù)形式E，點(diǎn)火穩(wěn)定性、燃燒穩(wěn)定性和后燃可同時(shí)實(shí)現(xiàn)。另一方面， 因?yàn)檫@樣的分開燃料噴射形式中，在壓縮行程氣缸噴射中所噴射的燃 料量的比例必定變得更小，所以在火花塞附近分層度降低，且當(dāng)燃燒 室內(nèi)的溫度低時(shí)燃燒穩(wěn)定性變差。 鑒于以上考慮，根據(jù)此實(shí)施例，從發(fā)動(dòng)機(jī)剛冷起動(dòng)后的時(shí)刻tfi到 圖4中示出的時(shí)刻t2的預(yù)先確定的期間內(nèi)采用形式A中的燃料噴射，且在經(jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間后(在時(shí)刻t2)采用形式E中的燃料噴射，使得燃料噴射形式在高速空轉(zhuǎn)或高速空轉(zhuǎn)控制期間改變。因此，在噴射形式改變前可以具有形式A的優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)燃燒室內(nèi)的溫度低時(shí)優(yōu)越 的燃燒穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)矩變化的限制，且在噴射形式改變后可以具有形式E 的優(yōu)點(diǎn)，即因催化器預(yù)熱的加速導(dǎo)致的HC排放量的降低。換言之，在 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的預(yù)先確定的時(shí)間段內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性燃燒，同時(shí)使 用具有高分層度的氣態(tài)混合物，然后在燃燒室內(nèi)部已預(yù)熱到一定程度后改變?nèi)剂蠂娚湫问揭栽黾佑糜诤笕嫉娜剂狭?，使得廢氣溫度升高以 加速催化器的預(yù)熱且限制廢氣內(nèi)HC的生成。以這樣的方式，在從發(fā)動(dòng) 機(jī)起動(dòng)到完成高速空轉(zhuǎn)的整個(gè)時(shí)期，可以實(shí)現(xiàn)極好的特征，以此在冷 起動(dòng)期間優(yōu)化了廢氣中HC的量和燃燒穩(wěn)定性。然后將基于圖2中示出的流程圖描述用于改變?nèi)剂蠂娚湫问降目?制的一個(gè)例子。此流程示了由ECU 30在噴射循環(huán)的每個(gè)內(nèi)所執(zhí)行 的處理程序。在步驟S101處確定是否正在進(jìn)行高速空轉(zhuǎn)(即是否正在控制高速 空轉(zhuǎn))。如果滿足所有以下描述的條件則結(jié)論為"是"。(1) 由水溫傳感器29檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低于預(yù)先確定的值。 在此實(shí)施例中，該預(yù)先確定的值為80攝氏度，這表示發(fā)動(dòng)機(jī)仍是冷的。(2) 由曲軸傳感器24檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于預(yù)先確定的值。 在此實(shí)施例中，該預(yù)先確定的值為800 rpm，該值等于發(fā)動(dòng)機(jī)已預(yù)熱后 的目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速值。(3) 點(diǎn)火正時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)已預(yù)熱后的點(diǎn)火正時(shí)延遲。例如，點(diǎn)火正 時(shí)設(shè)定為0度BTDC。(4)由油門開度傳感器27檢測到的油門開度為零。即，這是當(dāng) 駕駛員不踩踏油門踏板時(shí)的情況。如果在步驟S101中確定未執(zhí)行高速空轉(zhuǎn)(即，如果答案為"否")， 則此控制結(jié)束。如果在步驟S101中確定正在執(zhí)行高速空轉(zhuǎn)(即，如果答案為 "是")，則程序前進(jìn)到步驟S102，在該步驟S102處確定從發(fā)動(dòng)機(jī)冷 起動(dòng)開始是否經(jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間段。在此實(shí)施例中，這通過確定 在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后累計(jì)的進(jìn)氣量Q是否超過預(yù)先確定的值Qs來實(shí)現(xiàn)。在此方面，ECU30從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的時(shí)刻(圖4中的t0)順序地累 計(jì)由空氣流量計(jì)2檢測到的進(jìn)氣量，并且為了上述判斷，將由此獲得 的累計(jì)的進(jìn)氣量Q與預(yù)先確定的閾值Qs進(jìn)行比較。閾值Qs從圖3中 示出的圖中獲得。此示了發(fā)動(dòng)機(jī)水溫Tw和閾值Qs之間的關(guān)系， 其中發(fā)動(dòng)機(jī)水溫Tw越高閾值Qs越低。此圖基于在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行 的試驗(yàn)所獲得的結(jié)果預(yù)先形成且存儲(chǔ)在ECU 30內(nèi)。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開 始時(shí)(圖4中的t0) ， ECU30通過水溫傳感器29檢測發(fā)動(dòng)機(jī)水溫Tw， 且從該圖中讀取對應(yīng)于所檢測的溫度Tw的閾值Qs且存儲(chǔ)該闊值Qs。 然后ECU 30將進(jìn)氣量的累計(jì)值Q與閾值Qs進(jìn)行比較以確定Q是否超 過Qs。根據(jù)以上的過程，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)水溫較低的情 況下，可以使閾值Qs較高，以此可以延遲燃料噴射形式從A至E的改 變。g卩，在燃燒室內(nèi)的溫度不很平滑地升高且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始時(shí)其 水溫較低時(shí)燃燒穩(wěn)定性易于維持在較差的狀態(tài)的情況中，使燃料噴射 形式A持續(xù)較長的時(shí)間段以使得燃燒穩(wěn)定性優(yōu)化。相反，如果發(fā)動(dòng)機(jī) 水溫在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始時(shí)是高的，則可獲得較低的閾值Qs以較早地進(jìn) 行燃料噴射形式從A至E的改變。g卩，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始時(shí)發(fā)動(dòng) 機(jī)水溫越高，燃燒室內(nèi)的溫度低的時(shí)間段越短，所以可以相對迅速地 實(shí)現(xiàn)有利的燃燒穩(wěn)定性。因此，燃料噴射形式可以在早期從A改變到E，因此優(yōu)選的是加速催化器的預(yù)熱以降低廢氣內(nèi)HC的量?，F(xiàn)在再次參考圖2。在步驟S102處，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)累計(jì)的 進(jìn)氣量Q仍低于預(yù)先確定的值Qs(即，如果在步驟S102處答案為"否") 時(shí)，程序前進(jìn)到步驟S103以采用壓縮行程氣缸噴射(形式A)。另一 方面，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后累計(jì)進(jìn)氣量Q等于或高于預(yù)先確定的值Qs (即如果在步驟S102處答案為"是")，則程序前進(jìn)到步驟S104以 采取進(jìn)氣道噴射+進(jìn)氣行程氣缸噴射+壓縮行程氣缸噴射(形式E)。 在步驟S102處確定改變的時(shí)間是燃料噴射形式改變的時(shí)間，該時(shí)間對 應(yīng)于圖4中的t2。因此，該控制結(jié)束。在此控制中，在步驟S102處基于累計(jì)的進(jìn)氣量而非基于發(fā)動(dòng)機(jī)水 溫來確定燃料噴射形式是否改變。其原因是累計(jì)的進(jìn)氣量比水溫更好 地反應(yīng)了燃燒室內(nèi)的溫度。即，燃燒室內(nèi)的溫度升高比發(fā)動(dòng)機(jī)水溫快 且燃燒室內(nèi)的溫度大大影響燃燒穩(wěn)定性。燃燒室內(nèi)的溫度依賴于燃燒 室內(nèi)燃燒的頻率/程度。因此，優(yōu)選地基于反應(yīng)燃燒頻率/程度的參數(shù)來 確定燃燒室內(nèi)的溫度是否達(dá)到燃燒穩(wěn)定的溫度。因此，在步驟S102， 基于累計(jì)的進(jìn)氣量而非基于發(fā)動(dòng)機(jī)水溫來作出該判斷。據(jù)此，與基于 發(fā)動(dòng)機(jī)水溫相比，改變?nèi)剂蠂娚湫问降臅r(shí)間變得更合適以避免不方便 性，例如在燃料噴射形式改變后燃燒突然變得不穩(wěn)定。由于相同的原因，在步驟S102處的確定可以基于從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開 始的累計(jì)的燃料噴射量來作出。注意到，可以基于其他參數(shù)作出該確 定，例如可以簡單地基于從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始過去的時(shí)間段作出該確定， 盡管基于累計(jì)的進(jìn)氣量或燃料噴射量的確定是優(yōu)選的。在此實(shí)施例中，為此目的所使用的進(jìn)氣量由空氣流量計(jì)2直接測 量。然而，可以采用其他方法。例如，進(jìn)氣量可以由ECU30從進(jìn)氣壓 力傳感器25所檢測的進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度傳感器26所檢測的進(jìn)氣溫 度來計(jì)算。在此情況中，用于檢測進(jìn)氣量的裝置由進(jìn)氣壓力傳感器25、 進(jìn)氣溫度傳感器26和ECU 30組成。在此實(shí)施例中，ECU30組成了用于改變?nèi)剂蠂娚湫问降难b置和用 于計(jì)算累計(jì)的進(jìn)氣量的裝置。用于計(jì)算累計(jì)的進(jìn)氣量的裝置通過從發(fā) 動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始累計(jì)用于檢測進(jìn)氣量的裝置所檢測到的進(jìn)氣量來計(jì)算 累計(jì)的進(jìn)氣量?；駿CU 30可以組成用于計(jì)算從發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始的累 計(jì)的燃料噴射量的裝置。雖然如上已經(jīng)描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明應(yīng)不限制于 此，而是包括其他多種實(shí)施例。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫可以由油溫度或氣 缸體溫度來替代。在以上所述的實(shí)施例中采用的數(shù)值僅是例子，它們 可以根據(jù)情況變化。此外，可以根據(jù)替代圖的運(yùn)行公式來執(zhí)行各種操作。己經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，且本領(lǐng)域一般技術(shù)人員 將從前述描述認(rèn)識到可以進(jìn)行多種改變和修改而不偏離本發(fā)明，且本 發(fā)明因此在其顯然的權(quán)利要求中涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)的所有 這種變化和修改。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可以應(yīng)用于設(shè)置有用于將燃料噴射到氣缸中的氣缸噴射器 和用于將燃料噴射到進(jìn)氣道中的進(jìn)氣道噴射器的發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸噴射器和進(jìn)氣道噴射器，其特征在于，提供了用于改變?nèi)剂蠂娚湫问降难b置，該裝置用來將燃料噴射形式從自發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)剛開始后的預(yù)先確定的時(shí)刻直至經(jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間段通過氣缸噴射器執(zhí)行的壓縮行程氣缸噴射改變?yōu)樵诮?jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間段后執(zhí)行的通過進(jìn)氣道噴射器的進(jìn)氣道噴射、通過氣缸噴射器的進(jìn)氣行程氣缸噴射和壓縮行程氣缸噴射的組合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)先確定的時(shí)間段是基于從發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始累計(jì)的進(jìn) 氣量確定的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其特 征在于，預(yù)先確定的時(shí)間段終止的時(shí)刻是從發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始累計(jì)的 進(jìn)氣量達(dá)到預(yù)先確定的閾值的時(shí)刻，并且該閾值是基于在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起 動(dòng)<開始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫獲得的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其特 征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫越髙，則累計(jì)的進(jìn)氣量 的所述閾值越低。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其特 征在于，所述預(yù)先確定的時(shí)間段是基于從發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始累計(jì)的燃 料噴射量確定的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其特 征在于，所述預(yù)先確定的時(shí)間段終止的時(shí)刻是從發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始累 計(jì)的燃料噴射量達(dá)到預(yù)先確定的閾值的時(shí)刻，并且該閾值是基于在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫獲得的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)開始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫越高，則累計(jì)的燃料噴 射量的所述閾值越低。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其特 征在于，還包括用于執(zhí)行高速空轉(zhuǎn)控制的高速空轉(zhuǎn)控制裝置，以在發(fā) 動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間使得發(fā)動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速接近高于發(fā)動(dòng)機(jī)已預(yù)熱后的空 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，并且所述預(yù)先確定的時(shí)間段包括在用于高速 空轉(zhuǎn)控制的時(shí)間段內(nèi)。'
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其特 征在于，在高速空轉(zhuǎn)控制期間，點(diǎn)火正時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)已預(yù)熱后的點(diǎn)火正 時(shí)延遲。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，其 特征在于，用于改變?nèi)剂蠂娚湫问降乃鲅b置使所述進(jìn)氣道噴射器在 發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)剛開始后的預(yù)先確定的時(shí)刻之前執(zhí)行進(jìn)氣道噴射。
全文摘要
提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸噴射器和進(jìn)氣道噴射器。該設(shè)備將燃料噴射形式從在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)剛開始后的預(yù)先確定的時(shí)刻直至經(jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間段的通過氣缸噴射器執(zhí)行的壓縮行程氣缸噴射改變?yōu)樵诮?jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間段后執(zhí)行的通過進(jìn)氣道噴射器的進(jìn)氣道噴射與通過氣缸噴射器的進(jìn)氣行程氣缸噴射和壓縮行程氣缸噴射的組合。在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)期間，在經(jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間段前通過壓縮行程氣缸噴射獲得了有利的燃燒穩(wěn)定性，且在經(jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間段后HC的量減小，從而促進(jìn)催化器的預(yù)熱。
文檔編號F02D41/34GK101151451SQ20068001087
公開日2008年3月26日 申請日期2006年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月29日
發(fā)明者北東宏之, 真崎利津緒 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社