專利名稱：用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置和方法，在所述內(nèi)燃機中，燃料從燃料噴射閥直接噴射到發(fā)動機燃燒室中。
背景技術：
通常，對于直接噴射式內(nèi)燃機中的燃料噴射控制，燃料噴射閥的工作是響應于目標噴射量來控制的，其中目標噴射量是根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)(例如發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷)來計算的。然后將燃料噴射量調整到適合發(fā)動機當時工作狀態(tài)的量。
用于執(zhí)行這種燃料噴射控制的一種裝置是公知的(例如，參見JP(A)2004-225658)，該裝置在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)下啟動時，對燃料噴射量進行增加校正。執(zhí)行這種增加校正既改善了燃燒狀態(tài)，又便于對設在發(fā)動機排氣通道中的排氣控制催化劑盡早進行預熱。
此外，還公知一種燃料噴射控制裝置，該控制裝置在批量(batch)噴射與分段(split)噴射之間切換燃料噴射模式，在所述批量噴射中一次噴射全部燃料，而在所述分段噴射中通過多次單獨的噴射來噴射燃料(例如參見JP(A)2003-65121)。以此方式切換燃料噴射模式能夠以對于發(fā)動機工作狀態(tài)和發(fā)動機溫度等而言適合的方式對燃料噴射狀態(tài)進行精細的控制。
但是，在執(zhí)行增加校正的燃料噴射控制裝置(例如上述裝置)中，在批量噴射與分段噴射之間切換時執(zhí)行燃料噴射控制的情況下，會發(fā)生下述問題。
即，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，由于所噴射的一些燃料粘附到發(fā)動機燃燒室的內(nèi)壁，所以實際用于燃燒的燃料量可能小于從燃料噴射閥噴射的燃料量。由此，實際用于燃燒的燃料量會改變，從而影響了燃燒狀態(tài)。另外，粘附到發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁的燃料量取決于燃料噴射正時而改變。這是因為燃燒室中暴露的內(nèi)壁面積隨著發(fā)動機活塞(下文中簡稱為“活塞”)的運動而改變，且活塞的位置取決于燃料噴射正時而改變。此外，除了燃料噴射正時之外，燃料噴射時刻與點火時刻之間的時間長度(即燃料氣化所需的時間)也不同，這樣也會影響粘附的燃料量。
另外，活塞的運動方向和速度、或者燃燒室的實際體積，也取決于燃料噴射正時而不同，這也會影響所噴射燃料的氣化程度。隨著所噴射燃料的氣化程度改變，實際用于燃燒的燃料量也改變，這也隨之改變了燃燒狀態(tài)。
因此，即使在執(zhí)行批量噴射時以與執(zhí)行分段噴射時相同的方式增加燃料量，用于燃燒的燃料量也是不同的。因此，這個領域中仍然有改善的余地。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，在燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換的內(nèi)燃機中，該控制裝置可以根據(jù)各種噴射模式中燃料氣化的程度和燃料粘附到燃燒室的程度，來適當?shù)卦黾铀鶉娚涞娜剂狭俊?br> 下面將說明實現(xiàn)前述目的的裝置及其工作效果。
本發(fā)明的第一個方面涉及一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所述裝置將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料在壓縮沖程末期一次噴射，在所述分段噴射中燃料在包括至少壓縮沖程末期的多個時刻進行噴射，所述燃料噴射控制裝置設置有增加校正裝置，在增加校正裝置對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，將分段噴射的燃料增加量設定得比批量噴射的燃料增加量大。
在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所噴射的燃料不能充分氣化。因此，一些燃料易于粘附到燃燒室內(nèi)壁。另外，當活塞處于上死點(TDC)側時，由于處于壓縮沖程末期，所以發(fā)動機燃燒室(下文中簡稱為“燃燒室”)內(nèi)暴露的壁面積較小，在某種程度上抑制了燃料粘附。即使如此，當燃料在除了壓縮沖程末期之外的其他時刻(例如壓縮沖程的開始)噴射時，粘附的燃料量也會增加，減少了所噴射的燃料中實際用于發(fā)動機燃燒的百分比。
考慮到這種情況，采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的結構，當對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，將分段噴射的燃料增加量設定得比批量噴射的燃料增加量大。因此，在分段噴射過程中，即使粘附到發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁的燃料量增加，也可以抑制由于這種增加造成的燃料噴射量實際不足，因而能夠抑制由于這種不足造成的燃燒狀態(tài)變差。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，在根據(jù)本發(fā)明第一方面用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，增加校正裝置根據(jù)發(fā)動機溫度與發(fā)動機啟動后經(jīng)過的時間中至少一項來設定燃料增加量。
發(fā)動機溫度越低，粘附到發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁的燃料量越易于增加，發(fā)動機啟動之后經(jīng)過的時間越短，發(fā)動機燃燒室的溫度就越低。因此，所經(jīng)過的時間越短，粘附到發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁的燃料量(下文中也稱為“燃料粘附量”)越易于增加。
對于這種情況，采用根據(jù)本發(fā)明第二方面的結構，在對燃料噴射量進行增加校正，使得分段噴射的燃料增加量大于批量噴射的燃料增加量時，可以考慮到燃料粘附量響應于發(fā)動機溫度或者發(fā)動機啟動之后經(jīng)過的時間的改變來設定燃料增加量。因此可以確保實際用于燃燒的燃料量，從而進一步穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。發(fā)動機溫度可以根據(jù)例如發(fā)動機冷卻劑溫度或發(fā)動機潤滑油溫度來估計。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，根據(jù)本發(fā)明第一個或第二個方面的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置還包括分段比率設定裝置，所述分段比率設定裝置用于在燃料噴射模式設定在分段噴射時設定各次噴射的噴射量分段比率。此外，分段比率設定裝置將各次噴射的噴射量分段比率設定成使得由分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量越小，這些噴射量分段比率之間的差別就越小。
通常，當目標燃料噴射量較小時，即分段噴射中所有噴射所噴射的總燃料量較小時，燃料噴射閥的工作響應必須非?？焖伲驗殚_啟燃料噴射閥的時刻與將其關閉的時刻之間的間隔很短。因此，如果將這些噴射中任一次的燃料噴射量設定得過小，就可能由于燃料噴射閥的工作響應限制而不能正常進行燃料噴射。
考慮到這種情況，采用根據(jù)本發(fā)明第三方面的結構，當分段噴射中各次噴射所噴射的燃料總量較小時，即取決于噴射量分段比率的設定使這些噴射中任一次噴射的燃料噴射量非常小時，將這些噴射的噴射量分段比率設定成使它們之間的差別較小。因此，可以在盡可能大的程度上抑制分段噴射中各次噴射的燃料噴射量變得過小，從而使得可以確保各次噴射中正常的燃料噴射操作。燃料噴射量可以根據(jù)下述內(nèi)容來計算例如發(fā)動機速度、進氣量、或發(fā)動機啟動之后經(jīng)過的時間、或者由發(fā)動機冷卻劑溫度等估計的發(fā)動機溫度。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，在根據(jù)本發(fā)明第三方面的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，分段比率設定裝置將各次噴射的噴射量分段比率設定成使得當分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量等于或小于預定量時，這些噴射量分段比率相等。
采用這樣的結構，當分段噴射中所有噴射要噴射的燃料總量等于或小于預定值時，即當總的燃料噴射量分段不均勻、一次噴射的燃料噴射量可能降至低于燃料噴射閥的最小燃料噴射量時，將這些噴射的噴射量分段比率設定成相等。因此可以在盡可能大的程度上避免下述情況由于分段噴射的噴射中有一次噴射的燃料噴射量降到低于燃料噴射閥的最小燃料噴射量而造成正常噴射不能進行。由此可以更加頻繁地執(zhí)行分段噴射。
根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，在根據(jù)本發(fā)明第三個或第四個方面的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，分段比率設定裝置將各次噴射的噴射量分段比率設定成使得當分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量大于預定值時，壓縮沖程末期噴射的燃料噴射量大于其他任何噴射的燃料噴射量。
如上所述，如果分段噴射的所有噴射所噴射的燃料總量較小，則燃料噴射閥的工作響應成為一個問題。但是另一方面，當噴射的燃料總量較大時，對分段噴射中各次噴射的噴射量分段比率設定就有較高自由度。因此，采用根據(jù)本發(fā)明第五個方面的結構，當要噴射的燃料總量較大時，將噴射量分段比率設定成使得壓縮沖程末期噴射的燃料噴射量大于其他任何噴射的燃料噴射量。由此可以穩(wěn)定地執(zhí)行所謂的分層充氣燃燒。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，在根據(jù)本發(fā)明第一個到第五個方面中任一個的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，在發(fā)動機怠速時執(zhí)行燃料噴射量的增加校正，直到發(fā)動機啟動后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度。
這里，已知一種裝置，在發(fā)動機怠速時，在壓縮沖程末期噴射燃料的同時對燃料噴射量進行增加校正，直到發(fā)動機啟動之后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度，以提高排氣溫度。采用根據(jù)本發(fā)明第六個方面的結構，當這樣的裝置中燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間切換時，可以考慮到各種噴射模式中燃料粘附到燃燒室內(nèi)壁的程度來增加適當量的燃料。
本發(fā)明的第七個方面涉及一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所述裝置將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料在進氣沖程期間一次噴射，在所述分段噴射中燃料在進氣沖程期間的多個時刻進行噴射，并且所述裝置設有增加校正裝置，在所述增加校正裝置對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，將批量噴射的燃料增加量設定得比分段噴射的燃料增加量大。
如上所述，當發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所噴射的燃料不能充分氣化。由此，一些燃料易于粘附到燃燒室內(nèi)壁。但是當在進氣沖程期間噴射燃料時，即使有燃料粘附，所粘附的燃料也很可能在燃料噴射與點火之間的時間段內(nèi)氣化。事實上，在將進氣沖程期間噴射的燃料分段并在一系列單獨的噴射中噴射這些燃料的情況下，與一次噴射全部燃料的情況相比，燃料更容易氣化。因此，批量噴射情況與分段噴射相比，未用于發(fā)動機燃燒的燃料更多。
考慮到這種情況，采用根據(jù)本發(fā)明第七個方面的結構，在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，將批量噴射的燃料增加量設定得比分段噴射的燃料增加量大。由此，即使批量噴射中所噴射的燃料不容易氣化，且未用于燃燒的燃料量因而增加時，也能夠抑制由于這種增加造成的燃料噴射量實際不足，從而能夠抑制由于這種不足造成的燃燒狀態(tài)變差。
根據(jù)本發(fā)明的第八個方面，在根據(jù)本發(fā)明第七個方面的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，增加校正裝置根據(jù)發(fā)動機溫度與發(fā)動機啟動后經(jīng)過的時間中至少一項來設定燃料增加量。
發(fā)動機溫度越高，所噴射的燃料就越容易氣化，并且發(fā)動機燃燒室的溫度隨著發(fā)動機啟動之后經(jīng)過的時間而升高。因此，啟動之后經(jīng)過的時間越長，就越容易促進所噴射燃料的氣化。
為此，采用根據(jù)本發(fā)明第八個方面的結構，在對燃料噴射量進行增加校正，使得批量噴射的燃料增加量大于分段噴射的燃料增加量時，可以根據(jù)所噴射燃料的氣化促進程度來設定燃料增加量，其中所述促進程度取決于發(fā)動機溫度和發(fā)動機啟動之后經(jīng)過的時間而改變。因此可以確保實際用于燃燒的燃料量，從而進一步穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。與根據(jù)本發(fā)明第二個方面的結構一樣，發(fā)動機溫度可以根據(jù)例如發(fā)動機冷卻劑溫度或發(fā)動機潤滑油溫度來估計。
根據(jù)本發(fā)明的第九個方面，在根據(jù)本發(fā)明第七個或第八個方面的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，在發(fā)動機怠速時執(zhí)行燃料噴射量的增加校正，直到發(fā)動機啟動后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度。
這里，已知一種裝置，發(fā)動機怠速時，在進氣沖程期間噴射燃料的同時對燃料噴射量進行增加校正，直到發(fā)動機啟動之后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度，以改善發(fā)動機燃燒狀態(tài)。采用根據(jù)本發(fā)明第九個方面的結構，當這樣的裝置中燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間切換時，可以考慮到各種噴射模式中發(fā)動機起動之后燃料氣化的促進程度和燃料粘附到燃燒室內(nèi)壁的程度來增加適當量的燃料。
本發(fā)明的第十個方面涉及一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，在發(fā)動機在冷機狀態(tài)下啟動之后，所述裝置將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料一次噴射，在所述分段噴射中燃料多次噴射，其中，在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，從發(fā)動機啟動之后直到經(jīng)過預定時間長度，將燃料噴射模式設定在第一噴射模式，然后將燃料噴射模式設定在第二噴射模式，在所述第一噴射模式中將分段噴射的燃料增加量設定成大于批量噴射的燃料增加量，在所述第二噴射模式中將批量噴射的燃料增加量設定成大于分段噴射的燃料增加量。
在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，特別是在內(nèi)燃機剛剛啟動之后，燃料不容易氣化。因此，燃料會粘附到內(nèi)燃機的壁表面，即氣缸的周壁和活塞的頂面(下文中也簡稱為“壁”)，一些這樣的燃料很可能未用于發(fā)動機燃燒，并因此造成燃燒狀態(tài)變差。另一方面，隨著發(fā)動機啟動之后的時間流逝，發(fā)動機燃燒室中的溫度以及發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁的溫度逐漸升高，從而降低了一些噴射的燃料粘附到發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁，從而降低了未用于發(fā)動機燃燒的可能性。此外，在多次噴射中噴射燃料時，與一次噴射所有燃料的情況相反，所噴射的燃料更容易氣化。
考慮到這種情況，采用根據(jù)本發(fā)明第十個方面的結構，從發(fā)動機啟動之后直到已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度，將分段噴射的燃料增加量設定得比批量噴射的燃料增加量大。此后，將批量噴射的燃料增加量設定得比分段噴射的燃料增加量大。因此，可以如上所述考慮到發(fā)動機啟動之后燃料氣化的促進程度變化以及燃料粘附到氣缸壁的程度變化來設定燃料增加量。因此可以確保用于燃燒的燃料，從而改善發(fā)動機燃燒的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的第十一個方面，在根據(jù)本發(fā)明第十個方面的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，在第一噴射模式下，在批量噴射中在壓縮沖程末期一次噴射燃料，而在分段噴射中燃料在包括至少壓縮沖程末期的多個時刻進行噴射；并且在第二噴射模式下，在批量噴射中在進氣沖程期間一次噴射燃料，而在分段噴射中燃料在進氣沖程期間多次噴射。
在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所噴射的燃料不能充分氣化，一些燃料易于粘附到燃燒室內(nèi)壁。另外，當活塞處于上死點(TDC)側時，由于處于壓縮沖程末期，所以燃燒室內(nèi)暴露的壁面積較小，在某種程度上抑制了燃料粘附。但是另一方面，當燃料在除了壓縮沖程末期之外的其他時刻(例如壓縮沖程的開始)噴射時，粘附的燃料量也會增加，減少了所噴射的燃料中實際用于發(fā)動機燃燒的百分比。但是，當燃料在進氣沖程期間噴射時，即使燃料可能粘附，所粘附的燃料也很可能在燃料噴射與點火之間的時間段中氣化。事實上，在進氣沖程期間將燃料分段并在一系列單獨的噴射中噴射這些燃料的情況下，與一次噴射全部燃料的情況相比，更容易氣化。因此，批量噴射情況與分段噴射相比，未用于發(fā)動機燃燒的燃料量更多。
考慮到這種情況，采用根據(jù)本發(fā)明第十一方面的結構，可以根據(jù)所噴射燃料氣化的促進程度以及燃料粘附到壁的程度來設定燃料增加量，其中這些程度是隨著批量噴射的噴射時刻與分段噴射的噴射時刻而改變的。
根據(jù)本發(fā)明的第十二個方面，在根據(jù)本發(fā)明第十個或第十一個方面的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，根據(jù)發(fā)動機溫度與發(fā)動機啟動后經(jīng)過的時間中至少一項來設定所述燃料增加量。
發(fā)動機溫度越低，粘附到發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁的燃料量越易于增加，發(fā)動機啟動之后經(jīng)過的時間越短，燃燒室的溫度就越低。因此，所經(jīng)過的時間越短，粘附到燃燒室內(nèi)壁的燃料量越易于增加。
對于這種情況，采用根據(jù)本發(fā)明第十二個方面的結構，在對燃料噴射量進行增加校正，使得分段噴射的燃料增加量大于批量噴射的燃料增加量時，可以考慮到燃料粘附量響應于發(fā)動機溫度或者發(fā)動機啟動之后經(jīng)過的時間的改變來設定燃料增加量。因此可以確保實際用于燃燒的燃料量，從而進一步穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。發(fā)動機溫度可以根據(jù)例如發(fā)動機冷卻劑溫度或發(fā)動機潤滑油溫度來估計。
根據(jù)本發(fā)明的第十三個方面，根據(jù)本發(fā)明第十個到第十二個方面中任意一項的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置還包括分段比率設定裝置，所述分段比率設定裝置用于在燃料噴射模式設定在分段噴射時設定各次噴射的噴射量分段比率。此外，分段比率設定裝置將各次噴射的噴射量分段比率設定成使得由分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量越小，這些噴射量分段比率之間的差別就越小。
通常，當目標燃料噴射量較小時，即分段噴射中所有噴射要噴射的總燃料量較小時，燃料噴射閥的工作響應必須非常快速，因為開啟燃料噴射閥的時刻與將其關閉的時刻之間的間隔很短。因此，如果將這些噴射中任一次的燃料噴射量設定得過小，就可能由于燃料噴射閥的工作響應限制而不能正常進行燃料噴射。但是當目標燃料噴射量較大時，即分段噴射中所有噴射要噴射的總燃料量較大時，一次噴射的燃料噴射量不大可能降到低于燃料噴射閥的工作響應限制。因此對這些噴射的噴射量分段比率設定有更多自由度。
考慮到這種情況，采用根據(jù)本發(fā)明第十三個方面的結構，當分段噴射中各次噴射所噴射的燃料總量較小時，即取決于噴射量分段比率的設定使這些噴射中任一次噴射的燃料噴射量非常小時，將這些噴射的噴射量分段比率設定成使它們之間的差別較小。因此，可以在盡可能大的程度上抑制分段噴射中各次噴射的燃料噴射量變得過小，從而使得可以確保各次噴射中正常的燃料噴射操作。此外，當總的燃料量較大時，可以將這些噴射的噴射量分段比率設定成使它們之間的差別較大，這意味著它們可以以較高自由度來設定。
根據(jù)本發(fā)明的第十四個方面，在根據(jù)本發(fā)明第十三個方面的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，分段比率設定裝置將各次噴射的噴射量分段比率設定成使得當分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量等于或小于預定量時，這些噴射量分段比率相等。
采用這樣的結構，當分段噴射的所有噴射要噴射的燃料總量等于或小于預定值時，即當總的燃料噴射量分段不均勻、且一次燃料噴射的燃料噴射量可能降到低于燃料噴射閥的最小燃料噴射量時，將這些噴射的噴射量分段比率設定成相等。因此可以在盡可能大的程度上避免下述情況由于分段噴射的噴射中有一次噴射的燃料噴射量降到低于燃料噴射閥的最小燃料噴射量而造成正常噴射不能進行。由此可以更加頻繁地執(zhí)行分段噴射。
在燃料噴射模式設定在第一噴射模式時，本發(fā)明的第十三個或第十四個方面所述的用于設定噴射量分段比率的方法特別有效，但是也可以在燃料噴射模式設定在第二噴射模式時，即無論燃料噴射模式設定在哪種模式情況下，也可以采用這些方法。
根據(jù)本發(fā)明的第十五個方面，在根據(jù)本發(fā)明的第十個到第十四個方面任何一項的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中，在發(fā)動機怠速時執(zhí)行燃料噴射量的增加校正，直到發(fā)動機啟動后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度。
這里，已知一種裝置，在發(fā)動機怠速時對燃料噴射量進行增加校正，直到發(fā)動機啟動之后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度，以提高排氣溫度并改善燃燒狀態(tài)。采用根據(jù)本發(fā)明第十六個方面的結構，當這樣的裝置中燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間切換時，可以考慮到各種噴射模式中燃料粘附到壁的程度以及燃料氣化的程度來增加適當量的燃料。
本發(fā)明的第十六個方面涉及一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制方法，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所述方法將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料在壓縮沖程末期一次噴射，在所述分段噴射中燃料在包括至少壓縮沖程末期的多個時刻進行噴射。在這種方法中，在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，分段噴射的燃料增加量設定得比批量噴射的燃料增加量大。
本發(fā)明的第十七個方面涉及一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制方法，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所述方法將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料在進氣沖程期間一次噴射，在所述分段噴射中燃料在進氣沖程期間多次噴射。在這種方法中，在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，批量噴射的燃料增加量設定得比分段噴射的燃料增加量大。
本發(fā)明的第十八個方面涉及一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制方法，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時啟動之后，所述方法將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料一次噴射，在所述分段噴射中燃料多次噴射。在這種方法中，在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，從發(fā)動機啟動之后直到經(jīng)過預定時間長度，燃料噴射模式被設定在第一噴射模式，然后將燃料噴射模式設定在第二噴射模式，在所述第一噴射模式中將分段噴射的燃料增加量設定成大于批量噴射的燃料增加量，在所述第二噴射模式中將批量噴射的燃料增加量設定成大于分段噴射的燃料增加量。


根據(jù)下面參考附圖對優(yōu)選實施例的說明，可以更加了解本發(fā)明的前述和/或更多的目的、特征和優(yōu)點，在附圖中相同的標號用來表示相同的部件，其中圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實施例，用于內(nèi)燃機的具體燃料噴射控制裝置的框圖；圖2是圖示了目標噴射量計算例程中具體步驟順序的流程圖；圖3是圖示了增加校正量計算例程中具體步驟順序的流程圖；圖4是用于計算基礎增加量值的對照表A的示意圖；圖5是用于計算噴射量分段比率的對照表C的示意圖；圖6是示出計算增加校正量的方式一種示例的時序圖；圖7是圖示了增加校正系數(shù)計算例程中具體步驟順序的流程圖；圖8是用于計算增加校正系數(shù)的對照表的示意圖；和圖9是圖示了在改善燃燒的控制中計算目標噴射量的方式一種示例的時序圖。
具體實施例方式
下文中將說明根據(jù)本發(fā)明一種示例性實施例，用于內(nèi)燃機的一種具體的燃料噴射控制裝置。如圖1所示，這種示例性實施例可以應用于內(nèi)燃機10，內(nèi)燃機10主要由進氣通道11、燃燒室12和排氣通道13構成。節(jié)氣門14布置在進氣通道11中，火花塞15和噴射閥16布置在燃燒室12中。此外，排氣控制催化劑17設在排氣通道13中。
在內(nèi)燃機10工作時，從外部吸入的空氣經(jīng)過進氣通道11引入燃燒室12中。通過控制節(jié)氣門14的開啟量來對引入燃燒室12的空氣量進行調節(jié)。
來自燃料噴射閥16的燃料被直接引入燃燒室12，并在那里與從進氣通道12引入的空氣混合。然后由火花塞15的放電火花對這種燃料與空氣的混合物點火，此時混合物進行燃燒。然后將燃燒產(chǎn)生的排氣排放到排氣通道13中，排氣在那里被排氣控制催化劑17凈化。
內(nèi)燃機10中的燃料噴射控制是由電子控制單元(下文中簡稱為“ECU”)20執(zhí)行的。這種ECU 20包括了例如中央計算和處理單元、存儲器、輸入端口和輸出端口，其中中央計算和處理單元執(zhí)行與發(fā)動機控制有關的各種例程，存儲器用于儲存發(fā)動機控制所用程序以及這種控制所需信息，來自其他部件的信號輸入到輸入端口，而輸出端口用于將信號輸出到其他部件。
用于檢測發(fā)動機工作狀態(tài)的各種傳感器連接到ECU 20的輸入端口。這些傳感器中的一些具體示例包括用于檢測發(fā)動機輸出軸旋轉速度(即發(fā)動機速度NE)的發(fā)動機速度傳感器、用于檢測加速器踏板操作量(即加速器操作量AC)的加速度傳感器、用于檢測發(fā)動機冷卻劑溫度(即冷卻劑溫度THW)的冷卻劑溫度傳感器、以及用于檢測進氣量GA的進氣量傳感器。另外，在對發(fā)動機10進行啟動等時候進行操作的點火開關也連接到ECU 20的輸入端口。此外，火花塞15和燃料噴射閥16等連接到ECU 20的輸出端口。
ECU 20執(zhí)行燃料噴射控制，在該控制中，根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)(更具體地說，根據(jù)發(fā)動機速度NE、進氣量GA、加速器操作量AC、冷卻劑溫度THW等)來計算目標噴射量Qop，并根據(jù)這個目標噴射量Qop來驅動燃料噴射閥16。由此噴射出對于發(fā)動機當時的工作狀態(tài)適合的燃料量。另外，ECU 20還結合對目標噴射量Qop的設定來對進氣量GA和火花塞15的點火正時進行調整，從而獲得最佳燃燒狀態(tài)。
對于發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時的燃料噴射控制，執(zhí)行使排氣控制催化劑17迅速預熱的控制(即催化劑迅速預熱控制)，以便盡早啟動排氣凈化。另外，還執(zhí)行改善燃燒狀態(tài)的控制(即燃燒改善控制)。
下面將分別說明催化劑迅速預熱控制和燃燒改善控制，首先說明催化劑迅速預熱控制。催化劑迅速預熱控制在滿足下列所有條件的時候執(zhí)行。
-內(nèi)燃機10的啟動已完成，且內(nèi)燃機10正在以其自身動力運行。
-內(nèi)燃機10啟動開始時的冷卻劑溫度THW較低。
-內(nèi)燃機10處于怠速狀態(tài)。
催化劑迅速預熱控制的目的是通過在壓縮沖程末期執(zhí)行燃料噴射、增加進氣量GA、增加燃料噴射量并延遲點火正時來提高排氣溫度，以盡早提高排氣控制催化劑17的活性。在壓縮沖程的末期噴射燃料是為了實現(xiàn)所謂的分層充氣燃燒，或者濃的可燃混合物不均勻地分布在火花塞15附近的發(fā)動機燃燒。通過執(zhí)行分層充氣燃燒，與執(zhí)行下面將要說明的均質燃燒時的情況相比，可以顯著延遲點火正時并大大提高進氣量GA。由此，可以將排氣溫度設定的特別高。
如果在壓縮沖程的末期噴射了過多燃料，則火花塞15附近的空燃比變得過濃，從而造成混合物的燃燒狀態(tài)變差。因此在這種情況下，將燃料分段(split)并在多次噴射中進行噴射，以使火花塞15附近的空燃比適當。對于這種燃料噴射(即分段噴射)，分段可以是對燃料進行兩次噴射例如一次在壓縮沖程開始時(即180°BTDC)，另一次在壓縮沖程末期(即30°BTDC)。
通常在燃料噴射量較小時，即分段噴射中多次噴射中要噴射的燃料總量較小時，燃料噴射閥16開啟時刻與其關閉時刻之間的間隔較短，這意味著燃料噴射閥16必須有很高響應性能。因此，如果對燃料噴射量進行分段，則分段的燃料量可能小于燃料噴射閥16的最小噴射量(更具體地說，小于由燃料噴射閥16的操作響應限制所確定的噴射量下限)，使之不再能調節(jié)噴射量。因此在這種情況下，只執(zhí)行一次噴射(即批量噴射)，在壓縮沖程的末期(例如在25°BTDC)噴射燃料。即使在壓縮沖程末期噴射所有燃料的情況下，也可以在使火花塞15附近的空燃比適當?shù)臅r候執(zhí)行批量噴射。
對于執(zhí)行分段噴射還是執(zhí)行批量噴射的判定主要是根據(jù)內(nèi)燃機10的一個循環(huán)(包括進氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程的序列)過程中要噴射到一個氣缸中的燃料總量來執(zhí)行的。
這里，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所噴射的燃料易于不充分氣化而是粘附到燃燒室12的內(nèi)壁。另外，當發(fā)動機活塞(下文中簡稱為“活塞”)P處于上死點(TDC)側時，由于它處于壓縮沖程末期，所以燃燒室12的內(nèi)壁暴露面積較小，燃料的粘附多少受到限制。但是盡管如此，在除了壓縮沖程末期之外的時刻(例如在壓縮沖程的開始)噴射燃料時，粘附到燃燒室12內(nèi)壁的燃料量還是較大。由此，所噴射的燃料中實際用于發(fā)動機燃燒的百分比降低。
鑒于這種情況，這種示例性實施例使得在催化劑迅速預熱控制過程中計算增加校正量Kc來對燃料噴射量進行增加校正時，對于分段噴射，計算出的增加校正量Kc的值比批量噴射情況下大。由此，對于分段噴射(此時粘附到燃燒室12內(nèi)壁的燃料量增加)，燃料噴射量比批量噴射情況下增加更多，這樣使粘附燃料量增加所造成的實際燃料噴射量不足情況得到了抑制。
接下來將說明用于改善燃燒的控制。
在下列所有條件均已滿足的情況下，執(zhí)行燃燒改善控制。
-內(nèi)燃機10的啟動已完成，且內(nèi)燃機10正在以其自身動力運行。
-冷卻劑溫度THW較低。
-內(nèi)燃機10處于怠速狀態(tài)。
-并非正在執(zhí)行催化劑迅速預熱控制。
燃燒改善控制的目的是通過燃料噴射量的增加校正來增加為燃燒而供給的燃料量，從而對燃料氣化作用不足進行補償以改善燃燒狀態(tài)。在燃燒改善控制過程中，在內(nèi)燃機10的進氣沖程執(zhí)行燃料噴射。在進氣沖程的這種燃料噴射中，執(zhí)行所謂的“均質燃燒”，即燃料均勻分布在燃燒室12中的情況下進行的發(fā)動機燃燒。
在燃燒改善控制中，燃料噴射模式也可以在批量噴射與分段噴射之間切換。例如，根據(jù)這種示例性實施例，在批量噴射中，只在進氣沖程的開始(例如300°BTDC)噴射一次燃料；而在分段噴射中，燃料噴射兩次一次在進氣沖程(240°BTDC)的前中期，另一次在進氣沖程的末期(180°BTDC)。分別執(zhí)行批量噴射和分段噴射的區(qū)域是根據(jù)諸如進氣量GA、發(fā)動機速度NE、冷卻劑溫度THW的這些因素來確定的，然后例如根據(jù)實驗結果來獲得和設定對于燃料噴射模式的合適區(qū)域。
這里，如上所述，當發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所噴射的燃料不能充分氣化，其中一些易于粘附到燃燒室12的內(nèi)壁。但是在進氣沖程期間噴射燃料時，即使一些燃料發(fā)生粘附，所粘附的燃料也非?？赡茉趪娚淙剂系臅r刻與點火時刻之間的時間段中氣化。事實上，在將進氣沖程期間噴射的燃料分段并在一系列單獨的噴射中噴射這些燃料的情況下，與一次噴射全部燃料的情況相比，更易于提高氣化。因此，批量噴射情況與分段噴射相比，未用于發(fā)動機燃燒的燃料更多。
基于這種原因，根據(jù)這種示例性實施例，燃燒改善控制中在計算增加校正系數(shù)(下文中簡稱為“校正系數(shù)”)Kb來對燃料噴射量進行增加校正時，計算出批量噴射的校正系數(shù)Kb的值比計算出的分段噴射的校正系數(shù)Kb的值要大。因此，批量噴射(其中由于所噴射燃料的氣化不充分，未用于燃燒的燃料量增加)的燃料噴射量比分段噴射的燃料噴射量增加得更多，從而抑制了由于未用于燃燒的燃料量增加而造成燃料噴射量明顯不足的情況。
下文中將對催化劑迅速預熱控制中用于計算增加校正量Kc的例程以及燃燒改善控制中用于計算目標噴射量Qop的例程進行說明，其中用于計算目標噴射量Qop的例程包括了計算校正系數(shù)Kb的例程。
首先將參考圖2和圖3所示流程圖，對執(zhí)行催化劑迅速預熱控制期間用于計算目標噴射量Qop的例程進行說明。圖2的流程圖中所示步驟序列圖示了用于計算目標噴射量Qop的具體過程。圖3的流程圖中所示步驟序列圖示了用于計算增加校正量Kc的具體過程。這些例程是由ECU 20以預定周期執(zhí)行的。
如圖2所示，在計算目標噴射量Qop時，首先根據(jù)例如發(fā)動機速度NE、進氣量GA、或加速器操作量AC等計算所需噴射量Qcal(即步驟S100)。然后計算除了校正系數(shù)Kb和增加校正量Kc之外的各種校正量(即Ki...)，這些校正量例如針對進氣溫度的校正量、針對大氣壓力的校正量、以及針對冷卻劑溫度THW的校正量(即步驟S102)。
由于此時正在執(zhí)行催化劑迅速預熱控制(即步驟S104得到“是”)，所以對催化劑迅速預熱控制執(zhí)行用于計算增加校正量Kc的例程(即步驟S106)。
如圖3所示，在計算增加校正量Kc時，首先根據(jù)作為發(fā)動機溫度指標值的冷卻劑溫度THW、以及在操作點火開關以啟動內(nèi)燃機10之后所經(jīng)過的時間(即啟動之后經(jīng)過的時間Ts)，由對照表A計算基礎增加量值Kcb(即步驟S200)。
對于這個基礎增加值Kcb，可以計算出這樣的值在選擇批量噴射時既能夠便于排氣控制催化劑17盡早預熱，同時還使內(nèi)燃機10能夠穩(wěn)定工作?；A增加量值Kcb與冷卻劑溫度THW和啟動之后經(jīng)過的時間Ts之間的關系通過實驗結果等獲得并設定在對照表A中。
發(fā)動機溫度越低，粘附到燃燒室12內(nèi)壁的燃料量傾向于增加。另外，越接近啟動(即啟動之后經(jīng)過的時間越短)，燃燒室12的溫度越低，所以所經(jīng)過的時間越短，粘附到燃燒室12內(nèi)壁的燃料量就容易越大。由此，根據(jù)這種示例性實施例，冷卻劑溫度THW越低，啟動之后經(jīng)過的時間Ts越短，就將基礎增加量值Kcb計算為越大的值，具體而言如圖4中的對照表A概念性地所示。由此，對增加校正量Kc的計算可以將粘附的燃料量考慮進來，其中粘附的燃料量取決于發(fā)動機溫度和啟動之后經(jīng)過的時間Ts。因此，可以確保實際用于燃燒的燃料量。
然后，在選擇了批量噴射的情況下(即圖3中步驟S202得到“否”)，將基礎增加值Kcb設定為增加校正量Kc(即步驟S204)。另一方面，在選擇了分段噴射的情況下(即步驟S202得到“是”)，根據(jù)冷卻劑溫度THW和啟動之后經(jīng)過的時間Ts，由對照表B來計算分段噴射校正量Kc2(即步驟S206)。對于這個分段噴射校正量Kc2，可以根據(jù)由于粘附到燃燒室12內(nèi)壁的燃料量增加而造成的燃料噴射量不足，計算出能夠對由于選擇了分段噴射而造成的這種不足進行補償?shù)闹?。分段噴射校正量Kc2與冷卻劑溫度THW和啟動之后經(jīng)過的時間Ts之間的關系是通過實驗結果等獲得的，并設定在對照表B中。具體而言，冷卻劑溫度THW越低，啟動之后經(jīng)過的時間Ts越短，就將分段噴射校正量Kc2計算為越大的值。
對于增加校正量Kc，計算基礎增加量值Kcb與分段噴射校正量Kc2的和(即Kcb+Kc2) (即步驟S208)。此外，還根據(jù)冷卻劑溫度THW由對照表C計算第一燃料噴射的噴射量分段比率Rt(即步驟S210)。下文中將參考概念性地示出對照表C的圖5，對計算噴射量分段比率Rt的方式進行說明。
如圖5所示，當冷卻劑溫度THW等于或大于預定溫度THb時，將噴射量分段比率Rt計算為0.5。此時，當多次噴射中要噴射的燃料總量較小、且總的燃料噴射量非均勻分段的情況下，可能發(fā)生任一次噴射的燃料噴射量降至低于燃料噴射閥16的最小燃料噴射量這樣的情況，使得不再可以進行正常的燃料噴射。因此，噴射量分段比率Rt設定為使得這些噴射中的噴射量分段比率相等。由此，可以在盡可能大的程度上避免上述情況，并可以更頻繁地執(zhí)行分段噴射。
同時，在冷卻劑溫度THW低于預定溫度THb但高于預定溫度THa時，將噴射量分段比率Rt計算為小于0.5的值，但其值在冷卻劑溫度THW越高的情況下就越接近0.5。
此時，兩次噴射要噴射的燃料總量較小，取決于噴射量分段比率的設定，一次噴射或另一次噴射的燃料噴射量可能過小。因此，噴射量分段比率Rt設定為使得這些噴射的噴射量分段比率之間的差較小。因此可以在盡可能大的程度上抑制分段噴射中各次噴射的燃料噴射量變得過小，從而可以確保各次噴射中正常的燃料噴射操作。另外，此時噴射量分段比率Rt設定為使得分段噴射中第二次噴射(即壓縮沖程末期)的燃料噴射量高于第一次噴射(即壓縮沖程開始)的燃料噴射量，這使得可以比較穩(wěn)定地執(zhí)行分層充氣燃燒。另一方面，當冷卻劑溫度THW等于或小于預定溫度THa時，將噴射量分段比率Rt計算為預定值(例如0.3)。此時，兩次噴射要噴射的燃料總量較大，在設定分段噴射中這些噴射的噴射量分段比率時有較大自由度。因此，將噴射量分段比率Rt計算為使分層充氣發(fā)動機燃燒能夠穩(wěn)定進行的預定值。這個預定值是通過實驗結果等獲得和設定的。
在如上所述計算了增加校正量Kc和噴射量分段比率Rt之后，針對催化劑迅速預熱控制用于計算增加校正量Kc的例程的這個循環(huán)結束。此后如圖2所示，在計算目標噴射量Qop的步驟中，由于此時并非正在執(zhí)行燃燒改善控制(即步驟S108中得到“否”)，所以校正系數(shù)Kb被計算為1.0的值，不對燃料噴射量進行增加校正(即步驟S110)。
目標噴射量Qop是根據(jù)所需噴射量Qcal、各個校正量Ki...、增加校正量Kc以及校正系數(shù)Kb，由下面的表達式(1)計算出的(即步驟S112)。
(1)...Qop←(Qcal+Kc+Ki+...)Kb在選擇了批量噴射時(即步驟S114中為“否”)，根據(jù)目標噴射量Qop來驅動燃料噴射閥16，并調整燃料噴射量。
另一方面，在選擇了分段噴射時(即步驟S114中為“是”)，根據(jù)目標噴射量Qop和噴射量分段比率Rt，由下面的表達式(2)和(3)計算兩次噴射的目標噴射量Qop1和Qop2(即步驟S116)。
(2)...第一噴射量Qop1←Qop×Rt(3)...第二噴射量Qop2←Qop×(1-Rt)然后根據(jù)第一次噴射(即壓縮沖程開始時)的第一噴射量Qop1驅動燃料噴射閥16，從而調整第一次噴射的燃料噴射量。類似地，根據(jù)第二次噴射(即壓縮沖程末期)的第二噴射量Qop2驅動燃料噴射閥16，從而調整第二次噴射的燃料噴射量。
在這種示例性實施例中，上述催化劑迅速預熱控制中的燃料噴射模式對應于第一噴射模式，其中，對于分段噴射，與批量噴射相比，從發(fā)動機啟動后到經(jīng)過預定時間長度之后的燃料增加量被設定得更大。在此情況下預定時間長度是執(zhí)行催化劑迅速預熱控制的時間長度，并根據(jù)發(fā)動機溫度來設定。更具體地說，發(fā)動機啟動時的發(fā)動機溫度越低，這個預定時間長度就設定得越長。以這種方式設定預定時間長度是因為發(fā)動機溫度越低，外部空氣溫度較低的可能性就越大，這意味著需要更多時間來對排氣控制催化劑17進行預熱。
圖6示出了在執(zhí)行催化劑迅速預熱控制的同時，噴射模式在分段噴射與批量噴射之間切換的情況下，增加校正量Kc的計算方式的一種示例。如圖所示，在選擇了分段噴射時(即時刻t10之前)的增加校正量Kc被計算成比選擇了批量噴射時的增加校正量Kc大的值，兩種情況下的增加校正量Kc相差的量與分段噴射校正值Kc2對應。因此，即使在選擇了分段噴射的情況下粘附到燃燒室12內(nèi)壁的燃料量增加，也能夠抑制由于這種增加造成的燃料噴射量的實際不足，從而抑制由于這種不足造成的燃燒狀態(tài)變差。由此，無論在選擇了分段噴射還是批量噴射的情況下(在時刻t10之后)都可以既使內(nèi)燃機10實現(xiàn)穩(wěn)定工作又使排氣控制催化劑17盡早預熱。
接下來將參考圖2和圖7所示流程圖對執(zhí)行燃燒改善控制時用于計算目標噴射量Qop的程序進行說明。圖7的流程圖所示步驟序列圖示了用于計算校正系數(shù)Kb的具體例程，該例程由ECU 20以預定循環(huán)執(zhí)行。
如圖2所示，在計算目標噴射量Qop時，首先計算所需噴射量Qcal(即步驟S100)并計算各種校正量(Ki...) (即步驟S102)。由于此時并非正在執(zhí)行催化劑迅速預熱控制(即步驟S104得到“否”)，所以增加校正量Kc被設定為不對燃料噴射量進行增加校正的值(更具體地說，0值) (即步驟S118)。另外，此時將噴射量分段比率Rt設定為等于0.5的值。
然后，由于此時正在執(zhí)行燃燒改善控制(即步驟S108得到“是”)，所以執(zhí)行針對燃燒改善控制的計算校正系數(shù)Kb的例程(即步驟S120)。
更具體地說，如圖7所示，在選擇了分段噴射時(即步驟S300得到“是”)，根據(jù)冷卻劑溫度THW和發(fā)動機載荷比率KL(＝GA/NE)由對照表D計算校正系數(shù)Kb(即步驟S302)。另一方面，在選擇了批量噴射時(即步驟S300得到“否”)，根據(jù)冷卻劑溫度THW和發(fā)動機載荷比率KL由對照表E計算校正系數(shù)Kb(即步驟S304)。
對照表D和E都是用于計算校正系數(shù)Kb的對照表，校正系數(shù)Kb作為在使內(nèi)燃機10保持穩(wěn)定工作的同時還能改善燃燒狀態(tài)的值。校正系數(shù)Kb與冷卻劑溫度THW和發(fā)動機載荷比率KL之間的關系通過實驗結果等獲得，然后設定到各個對照表中。
這里，由于發(fā)動機溫度越高，所噴射的燃料的氣化就越容易，所以實際用于燃燒的燃料量也越大。此外，由于發(fā)動機載荷比率KL越高，燃料噴射量就調整得越大，所以用于燃燒的燃料量也會增加。
因此，在這種示例性實施例中，冷卻劑溫度THW越高，且發(fā)動機載荷比率KL越大，就將校正系數(shù)Kb計算成較小的值，如圖8中概念性示出的對照表D和E。由此可以考慮到燃料粘附量來計算校正系數(shù)Kb，其中燃料粘附量取決于發(fā)動機載荷比率KL以及所噴射燃料氣化的促進程度而改變，所述促進程度接著又取決于發(fā)動機溫度而變化。因此可以確保實際用于燃燒的燃料量。
但是，對照表D和E設定成在冷卻劑溫度THW和發(fā)動機載荷比率KL處于相同條件時，由對照表D計算出的校正系數(shù)Kb是比由對照表E計算出的校正系數(shù)Kb更小的值。
在如上所述計算校正系數(shù)Kb之后，如圖2所示，根據(jù)所需噴射量Qcal、各種校正量Ki...、增加校正量Kc、以及校正系數(shù)Kb，由前述的有關表達式(1)計算目標噴射量Qop。
在選擇了批量噴射時(即步驟S114得到“否”)，根據(jù)目標噴射量Qop驅動燃料噴射閥16，并調整燃料噴射量。另一方面，在選擇了分段噴射時(即步驟S114得到“是”)，根據(jù)目標噴射量Qop和噴射量分段比率Rt由上述有關表達式(2)和(3)計算兩次噴射的目標噴射量Qop1和Qop2(即步驟S116)。然后根據(jù)目標噴射量Qop1和Qop2驅動燃料噴射閥16，并調整兩次噴射的燃料噴射量。
在這種示例性實施例中，上述燃燒改善控制中的燃料噴射模式對應于第二噴射模式，其中批量噴射的燃料增加量被設定得比分段噴射的燃料增加量大。圖9示出了在執(zhí)行燃燒改善控制的同時，當噴射模式在分段噴射與批量噴射之間切換時，目標噴射量Qop的計算方式的一種示例。
如圖9所示，選擇了分段噴射時(即時刻t20之前)的校正系數(shù)Kb被計算為比選擇了批量噴射時的校正系數(shù)Kb小的值。因此，可以通過考慮到如上所述在進氣沖程期間噴射燃料時批量噴射的未用于燃燒的燃料量比分段噴射的未用于燃燒的燃料量大的趨勢，來計算選擇了批量噴射或者分段噴射時的校正系數(shù)Kb，從而計算目標噴射量Qop。因此，即使在選擇了批量噴射時所噴射的燃料不易氣化、使得未用于燃燒的燃料量增加的情況下，也能夠抑制由于這種增加造成的燃料噴射量實際不足，從而抑制由于這種不足造成的燃燒狀態(tài)變差。由此，在可以選擇分段噴射和批量噴射時(時刻t20之后)都能使內(nèi)燃機10保持穩(wěn)定工作，并改善燃燒狀態(tài)。
如上所述，采用這種示例性實施例可以獲得下述效果。
(1)在催化劑迅速預熱控制中對燃料噴射量的增加校正中，對于分段噴射，與批量噴射相比，將增加校正量Kc計算為更大的值。因此，即使在執(zhí)行分段噴射時粘附到燃燒室12內(nèi)壁的燃料量增加，也能夠抑制由于這種增加造成的燃料噴射量實際不足，從而抑制由于這種不足造成的燃燒狀態(tài)變差。
(2)根據(jù)冷卻劑溫度THW和啟動后經(jīng)過的時間Ts來計算增加校正量Kc。因此，可以考慮到粘附的燃料量取決于發(fā)動機溫度和啟動后經(jīng)過的時間Ts而改變的事實來計算增加校正量Kc，從而可以確保實際用于燃燒的燃料量，從而進一步改善燃燒狀態(tài)的穩(wěn)定性。
(3)在催化劑迅速預熱控制期間采用分段噴射，冷卻劑溫度THW越高，則計算出的噴射量分段比率Rt就越接近0.5。因此，在兩次噴射要噴射的燃料總量較小時，一次噴射或另一次噴射的燃料噴射量可能取決于噴射量分段比率的設定而過小。因此將噴射量分段比率Rt設定成使得這些噴射的噴射量分段比率之間的差較小。因此可以在盡可能大的程度上抑制各次噴射的燃料噴射量變得過小，從而可以確保各次噴射中正常的燃料噴射操作。
(4)當冷卻劑溫度THW等于或大于預定溫度THb時，將噴射量分段比率Rt計算為0.5。因此，當這些噴射中要噴射的燃料總量較小，且總的燃料噴射量分段不均勻時，會發(fā)生這樣的情況即一次噴射或另一次噴射的燃料噴射量可能降到低于燃料噴射閥16的最小燃料噴射量，從而不再能進行正常噴射。因此，將噴射量分段比率Rt設定成使得這些噴射的噴射量分段比率相等。由此，可以在盡可能大的程度上避免上述情況，從而可以更頻繁地執(zhí)行分段噴射。
(5)當冷卻劑溫度THW等于或低于預定溫度THa時，將噴射量分段比率Rt計算為預定值。由此，能夠穩(wěn)定地執(zhí)行分層充氣燃燒。
(6)在燃燒改善控制期間對燃料噴射量進行增加校正時，對于批量噴射，與分段噴射相比，將校正系數(shù)Kb計算為更大的值。因此，即使在執(zhí)行批量噴射時所噴射的燃料不易氣化使得未用于燃燒的燃料量增加的情況下，也能夠抑制由于這種增加造成的燃料噴射量實際不足，從而抑制這種不足造成的燃燒狀態(tài)變差。
(7)根據(jù)冷卻劑溫度THW來計算校正系數(shù)Kb。因此，可以考慮到所噴射燃料氣化的促進程度來計算校正系數(shù)Kb，其中所述促進程度是取決于發(fā)動機溫度而改變的。因此，可以確保實際用于燃燒的燃料量，從而使燃燒狀態(tài)更加穩(wěn)定。
(8)在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)過程中對燃料噴射量進行增加校正時，在正在執(zhí)行催化劑迅速預熱控制的情況下，對于分段噴射，與批量噴射相比，將燃料增加設定得更大。然后在正在執(zhí)行燃燒改善控制的情況下，對于批量噴射，與分段噴射相比，將燃料增加設定得更大。因此，可以如上所述考慮到燃料氣化的促進程度的改變以及發(fā)動機啟動后燃料粘附到氣缸壁的程度的改變而設定燃料增加。因此可以確保用于燃燒的燃料，從而使發(fā)動機燃燒穩(wěn)定。
可以對前述示例性實施例進行如下改動。
-除了冷卻劑溫度THW，也可以采用與分段噴射的各次噴射所噴射的總燃料量有較高相關性的任何值作為噴射量分段比率Rt的計算參數(shù)，所述值例如發(fā)動機速度NE、進氣量GA、或啟動后經(jīng)過的時間Ts。換句話說，可以用這些參數(shù)作為總燃料量的指標值，并可以根據(jù)總的燃料量來設定這些噴射的噴射量分段比率。
更具體地說，這些噴射的噴射量分段比率可以以如下三種配置方式來設定。配置方式1設定這些噴射的噴射量分段比率，使得總燃料量越小，這些比率之間的差就越小。配置方式2設定這些噴射的噴射量分段比率，使得當總燃料量等于或小于預定量時，這些比率相等。配置方式3設定這些噴射的噴射量分段比率，使得當總燃料量等于或多于預定量時，壓縮沖程末期噴射的燃料噴射量大于任何其他噴射的燃料噴射量。
-對于燃燒改善控制期間的分段噴射，可以根據(jù)這些噴射中要噴射的總燃料量來可變地設定這些噴射的噴射量分段比率。即使在采用這種配置的情況下，也可以通過對這些噴射的噴射量分段比率進行與上述配置方式1和方式2中一樣的設定來獲得與上述(3)和(4)部分中所述類似的效果。
-在上述示例性實施例中，增加校正量Kc和校正系數(shù)Kb是根據(jù)作為發(fā)動機溫度指標值的冷卻劑溫度THW計算的。但是除了冷卻劑溫度THW外，也可以采用表示發(fā)動機溫度的另外的值，例如發(fā)動機潤滑油溫度。另外，例如，可以在內(nèi)燃機10中設置溫度傳感器，并可以采用由溫度傳感器檢測到的發(fā)動機溫度。
-催化劑迅速預熱控制過程中分段噴射的第一次燃料噴射正時可以適當?shù)馗淖?，例如在壓縮沖程的中期或者進氣沖程的末期。
-燃燒改善控制過程中分段噴射的第二次燃料噴射正時也可以設定在壓縮沖程的開始。
-本發(fā)明還可以應用到在三個或更多不同時刻的一系列單獨噴射中噴射燃料的裝置中。
-本發(fā)明也可以應用到下述內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置中其中只執(zhí)行催化劑迅速預熱控制和燃燒改善控制中的一種。在只執(zhí)行燃燒改善控制的裝置中，也可以根據(jù)啟動之后經(jīng)過的時間來計算燃料增加量。采用這樣的結構，設定燃料增加量可以考慮到下述趨勢發(fā)動機啟動之后經(jīng)過的時間越長，發(fā)動機燃燒室的溫度升高，因而促進了所噴射燃料的氣化。因此可以確保實際用于燃燒的燃料量，從而使燃燒狀態(tài)更加穩(wěn)定。
-本發(fā)明還可以應用到執(zhí)行所謂的后啟動(post start-up)增加校正控制的裝置，該控制在完成啟動之后緊接著的預定時間長度(例如幾十秒)中對燃料噴射量進行增加校正以便對內(nèi)燃機冷啟動之后緊接著的燃料氣化不足進行補償。
盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的示例性實施例對其進行了說明，但是應當明白，本發(fā)明不限于這些示例性的實施例或結構。相反，本發(fā)明應當覆蓋除了上述之外的各種變更和等效設置。另外，盡管以示例性的各種組合和配置形式示出了這些示例性實施例的各個部件，但是其他組合和配置形式(包括更多部件、更少部件或只有單一的部件)也在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所述燃料噴射控制裝置將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料在壓縮沖程末期一次噴射，在所述分段噴射中燃料在至少包括所述壓縮沖程末期的多個時刻進行噴射，所述燃料噴射控制裝置的特征在于包括增加校正裝置，在所述增加校正裝置對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，將所述分段噴射的燃料增加量設定得比所述批量噴射的燃料增加量大。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，所述增加校正裝置根據(jù)發(fā)動機溫度與發(fā)動機啟動后經(jīng)過的時間中至少一項來設定所述燃料增加量。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，還包括分段比率設定裝置，所述分段比率設定裝置用于在所述燃料噴射模式設定在分段噴射時設定各次噴射的噴射量分段比率，其中，所述分段比率設定裝置將各次噴射的噴射量分段比率設定成使得由所述分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量越小，所述噴射量分段比率之間的差別就越小。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，所述分段比率設定裝置將所述各次噴射的噴射量分段比率設定成使得當所述分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量等于或小于預定量時，所述噴射量分段比率相等。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，所述分段比率設定裝置將所述各次噴射的噴射量分段比率設定成使得當所述分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量大于預定值時，所述壓縮沖程末期噴射的燃料噴射量大于其他任何噴射的燃料噴射量。
6.根據(jù)權利要求1到5中任意一項所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，在所述發(fā)動機怠速時執(zhí)行所述燃料噴射量的增加校正，直到發(fā)動機啟動后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度。
7.一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所述燃料噴射控制裝置將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料在進氣沖程期間一次噴射，在所述分段噴射中燃料在所述進氣沖程期間的多個時刻進行噴射，所述燃料噴射控制裝置的特征在于包括增加校正裝置，在所述增加校正裝置對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，將所述批量噴射的燃料增加量設定得比所述分段噴射的燃料增加量大。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，所述增加校正裝置根據(jù)發(fā)動機溫度與發(fā)動機啟動后經(jīng)過的時間中至少一項來設定所述燃料增加量。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，在所述發(fā)動機怠速時執(zhí)行所述燃料噴射量的增加校正，直到發(fā)動機啟動后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度。
10.一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時啟動之后，所述燃料噴射控制裝置將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料一次噴射，在所述分段噴射中燃料多次噴射，其中，在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，從發(fā)動機啟動之后直到經(jīng)過預定時間長度，所述燃料噴射模式被設定在第一噴射模式，然后將所述燃料噴射模式設定在第二噴射模式，在所述第一噴射模式中將所述分段噴射的燃料增加量設定成大于所述批量噴射的燃料增加量，在所述第二噴射模式中將所述批量噴射的燃料增加量設定成大于所述分段噴射的燃料增加量。
11.根據(jù)權利要求10所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，在所述第一噴射模式下，在所述批量噴射中一次噴射燃料，而在所述分段噴射中燃料在至少包括壓縮沖程末期的多個時刻進行噴射；并且在所述第二噴射模式下，在所述批量噴射中在進氣沖程期間一次噴射燃料，而在所述分段噴射中燃料在所述進氣沖程期間多次噴射。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，根據(jù)發(fā)動機溫度與發(fā)動機啟動后經(jīng)過的時間中至少一項來設定所述燃料增加量。
13.根據(jù)權利要求10到12中任意一項所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，還包括分段比率設定裝置，所述分段比率設定裝置用于在所述燃料噴射模式設定在分段噴射時設定各次噴射的噴射量分段比率，其中，所述分段比率設定裝置將所述各次噴射的噴射量分段比率設定成使得由所述分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量越小，所述噴射量分段比率之間的差別就越小。
14.根據(jù)權利要求13所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，所述分段比率設定裝置將所述各次噴射的噴射量分段比率設定成使得當所述分段噴射中所有噴射所噴射的燃料總量等于或小于預定量時，所述噴射量分段比率相等。
15.根據(jù)權利要求10到14中任意一項所述的用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制裝置，其中，在所述發(fā)動機怠速時執(zhí)行所述燃料噴射量的增加校正，直到發(fā)動機啟動后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度。
16.一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制方法，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所述方法將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料在壓縮沖程末期一次噴射，在所述分段噴射中燃料在至少包括所述壓縮沖程末期的多個時刻進行噴射，所述燃料噴射控制方法的特征在于包括在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，將所述分段噴射的燃料增加量設定得比所述批量噴射的燃料增加量大。
17.一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制方法，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時，所述方法將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料在進氣沖程期間一次噴射，在所述分段噴射中燃料在所述進氣沖程期間多次噴射，所述燃料噴射控制方法的特征在于包括在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，將所述批量噴射的燃料增加量設定得比所述分段噴射的燃料增加量大。
18.一種用于直接噴射式內(nèi)燃機的燃料噴射控制方法，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)時啟動之后，所述方法將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間進行切換，在所述批量噴射中燃料一次噴射，在所述分段噴射中燃料多次噴射，所述燃料噴射控制方法的特征在于在對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加校正時，從發(fā)動機啟動之后直到經(jīng)過預定時間長度，所述燃料噴射模式被設定在第一噴射模式，然后將所述燃料噴射模式設定在第二噴射模式，在所述第一噴射模式中將所述分段噴射的燃料增加量設定成大于所述批量噴射的燃料增加量，在所述第二噴射模式中將所述批量噴射的燃料增加量設定成大于所述分段噴射的燃料增加量。
全文摘要
直接噴射式內(nèi)燃機(10)將燃料噴射模式在批量噴射與分段噴射之間切換，在批量噴射中燃料噴射一次，在分段噴射中燃料在多個時刻噴射，在這種直接噴射式內(nèi)燃機(10)中，對根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)設定的燃料噴射量進行增加控制時，分段噴射的燃料增加量設定得比分段噴射的燃料增加量大。
文檔編號F02D41/06GK101091051SQ200580045001
公開日2007年12月19日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權日2004年12月27日
發(fā)明者井戶側正直, 細川修, 前村純 申請人:豐田自動車株式會社