專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
已知一種能夠由稀空燃比燃燒轉(zhuǎn)換為通常的理論空燃比燃燒的內(nèi)燃 機(jī)。當(dāng)自動(dòng)變速器與這種內(nèi)燃機(jī)組合時(shí)， 一旦在富余驅(qū)動(dòng)力較少的稀空燃 比燃燒區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生加速要求，就要通過(guò)一般的變速控制令自動(dòng)變速器降檔， 因而導(dǎo)致駕駛性能惡化。為了解決這個(gè)問(wèn)題，已提出在預(yù)定期間內(nèi)禁止在
稀空燃比燃燒時(shí)對(duì)自動(dòng)變速器進(jìn)行降檔控制。(參照日本特開(kāi)6-249012、 2000-52817和2-197431號(hào)公報(bào))

發(fā)明內(nèi)容
另夕卜，已提出將稀燃燒的空燃比設(shè)定為能夠充分減少NOx的生成所希 望的稀空燃比。在按照所希望的稀空燃比執(zhí)行稀燃燒的內(nèi)燃機(jī)中，如果設(shè) 有渦輪增壓器，則在節(jié)氣門的開(kāi)度大于預(yù)定開(kāi)度的增壓域內(nèi)通過(guò)增壓可以 供給大量進(jìn)氣至氣缸內(nèi)，因此使得按照所希望的稀空燃比執(zhí)行稀燃燒的發(fā) 動(dòng)機(jī)工作區(qū)域向高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一側(cè)擴(kuò)大。
但是，在這種情況下，當(dāng)在稀燃燒區(qū)域的增壓域內(nèi)在相對(duì)平緩的加速 度下令自動(dòng)變速器升檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被降低，因而不能通過(guò)提高增壓壓 力來(lái)增加進(jìn)氣量。因此，在升檔后稀燃燒的空燃比要比所希望的稀空燃比 濃，因而NOx的生成量會(huì)急劇增加。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述內(nèi)燃機(jī) 設(shè)有渦輪增壓器并在所希望的稀空燃比下執(zhí)行稀燃燒，所述控制裝置能夠
防止當(dāng)在增壓域內(nèi)自動(dòng)變速器升檔后未能按照所希望的稀空燃比執(zhí)行稀燃
燒而使NOx生成量急劇增加。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明，提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 所述內(nèi)燃機(jī)設(shè)有渦輪增壓器并在所希望的稀空燃比下執(zhí)行稀燃燒，所述控 制裝置的特征在于，當(dāng)節(jié)氣門的開(kāi)度等于或大于預(yù)定開(kāi)度并且所述渦輪增 壓器的增壓壓力等于或低于預(yù)定壓力時(shí)，自動(dòng)變速器的升檔被禁止。
時(shí)，當(dāng)前的渦輪轉(zhuǎn)速不能達(dá)到當(dāng)前的變速比和當(dāng)前的節(jié)氣門開(kāi)度所對(duì)應(yīng)的 渦輪轉(zhuǎn)速。此時(shí)，如果執(zhí)行自動(dòng)變速器的升檔，則發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將降低從而 渦輪轉(zhuǎn)速無(wú)法提高。因此，根據(jù)本發(fā)明，此時(shí)升檔被禁止。升檔將在渦輪 轉(zhuǎn)速已升高并且增壓壓力已高于預(yù)定壓力后執(zhí)行。因此，在升檔后可以實(shí) 現(xiàn)在所希望的稀空燃比下的稀燃燒，從而能夠防止NOx生成量急劇增加。


圖1是示出由根據(jù)本發(fā)明的控制裝置所控制的內(nèi)燃機(jī)的概略圖2是限制在第一燃燒中升檔的流程圖3是示出在第一燃燒中加速時(shí)增壓壓力的變化的時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
圖l是示出由根據(jù)本發(fā)明的控制裝置所控制的內(nèi)燃機(jī)的概略圖。在圖 l中，附圖標(biāo)記l是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，2是所有氣缸共用的穩(wěn)壓罐。附圖標(biāo)記3 是連通穩(wěn)壓罐2和各氣缸的進(jìn)氣支管，4是穩(wěn)壓罐2上游的進(jìn)氣通路。在 進(jìn)氣通路4中，緊接在穩(wěn)壓罐2的上游布置有節(jié)氣門5。附圖標(biāo)記6是連 通各氣缸的排氣歧管。
在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體l中，附圖標(biāo)記7是進(jìn)氣門，8是排氣門，9是活塞，10 是火花塞。附圖標(biāo)記ll是向氣缸內(nèi)直接噴射燃料的第一燃料噴射器。附圖 標(biāo)記12是布置在各進(jìn)氣支管3中的第二燃料噴射器。
在進(jìn)氣通路4中，在節(jié)氣門5的上游布置有渦輪增壓器13的壓縮機(jī) 13a，在該壓縮機(jī)13a的上游布置有空氣流量計(jì)14?？諝饬髁坑?jì)14上游的 進(jìn)氣通路4經(jīng)由空氣濾清器(圖中未示出)通向大氣。另一方面，排氣合 流部下游的排氣歧管6連接至渦輪增壓器13的渦輪13b，該渦輪13b下游 的排氣通路經(jīng)由用于吸藏并還原NOx的催化劑裝置15與消聲器(圖中未 示出)相連通。
在本內(nèi)燃機(jī)中，第二燃料噴射器12在進(jìn)氣沖程期間(同步噴射)或進(jìn) 氣沖程前(異步噴射)噴射燃料，第一燃料噴射器11也在進(jìn)氣沖程期間噴 射燃料，使得在氣缸內(nèi)形成均質(zhì)混合氣從而執(zhí)行均質(zhì)燃燒。均質(zhì)燃燒的空 燃比通常比理論空燃比稀，以減少燃料消耗。在這樣的稀燃燒中，應(yīng)選擇 適當(dāng)?shù)乃Ｍ南】杖急?例如20)以使得不會(huì)生成大量的NOx。但會(huì)有 一定量的NOx生成。因此，要求用于吸藏并還原NOx的催化劑裝置15 吸藏NOx以充分減少排放到大氣的NOx排出量。
從第二燃料噴射器12中噴射的燃料沖擊進(jìn)氣支管3和進(jìn)氣門7之間的 進(jìn)氣口的壁面并因此被顆粒化。當(dāng)被顆?；娜剂虾瓦M(jìn)氣一起被供給至氣 缸時(shí)，燃料在氣缸內(nèi)可以很容易地氣化，從而有利地形成良好的均質(zhì)混合 氣。另一方面，由于在進(jìn)氣口的壁面上附著有燃料，因此難以準(zhǔn)確地向氣 缸內(nèi)供給所希望的量的燃料。與此相對(duì)地，從第一燃料噴射器ll中噴射的 燃料必須在氣缸內(nèi)被顆?；饣?，因此，如果由第一燃料噴射器噴射大 量的燃料，貝，J很難在點(diǎn)火定時(shí)前使所有的燃料氣化。但是，能夠準(zhǔn)確地供 給所希望的量的燃料至氣缸。
因此，在燃料的需求量較小且希望能夠確實(shí)地供給需要量的燃料至氣 缸內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)及類似條件下，優(yōu)選地主要由第一燃料噴射器 ll噴射燃料。另一方面，在燃料的需求量相對(duì)較多并且排氣中的未燃燃料 量也會(huì)增大的發(fā)動(dòng)機(jī)中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，優(yōu)選地主要由第二燃料噴射器12噴射 燃料。
在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷高于發(fā)動(dòng)機(jī)中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)，稀燃燒不能產(chǎn)生足夠的內(nèi)燃機(jī)輸出，因此執(zhí)行在理論空燃比(或比理 論空燃比濃的空燃比)下的均質(zhì)燃燒。為了凈化理論空燃比下的均質(zhì)燃燒 的排氣，可以在排氣系統(tǒng)內(nèi)布置三元催化裝置。以下，稀空燃比下的燃燒 被稱為第一燃燒，而理論空燃比下的燃燒被稱為第二燃燒。在第二燃燒中， 如果由第一燃料噴射器11噴射的燃料量的比率增加，則氣缸內(nèi)的溫度將隨 著氣缸內(nèi)燃料的氣化而降低，因而能夠提高進(jìn)氣充填效率。
內(nèi)燃機(jī)l設(shè)有渦輪增壓器13，因而能夠通過(guò)渦輪增壓器的增壓來(lái)向氣 缸內(nèi)供給相對(duì)大量的進(jìn)氣。因此，即使供給了相對(duì)大量的燃料至氣缸內(nèi)， 也能夠執(zhí)行所希望的稀空燃比下的第一燃燒，因而第一燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)工作 區(qū)域能夠向高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一側(cè)擴(kuò)大。然而，即使通過(guò)渦輪增壓器13執(zhí)行增 壓，也不能向氣缸內(nèi)供給實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需燃料量相對(duì)應(yīng)的 所希望的稀空燃比的進(jìn)氣量。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行第二燃 燒。
因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)變?yōu)樘幱谳^高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一側(cè)時(shí)，第一燃燒轉(zhuǎn) 變?yōu)榈诙紵?。此時(shí)，需要的進(jìn)氣量減少。從而，雖然加速器踏板的下壓 量相對(duì)較大，但是必須減小節(jié)氣門5的開(kāi)度。因此，節(jié)氣門5與加速器踏 板之間并非機(jī)械連接，并且節(jié)氣門可以通過(guò)致動(dòng)器自由地開(kāi)啟。
自動(dòng)變速器與內(nèi)燃機(jī)l相組合。舉例來(lái)說(shuō)，自動(dòng)變速器的變速比脈語(yǔ) 圖是基于加速器踏板的下壓量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的組合來(lái)決定變速比的。設(shè)定 適用于能夠獲得高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的第二燃燒的變速比脈鐠圖，設(shè)定另 一個(gè)適 用于不能夠獲得很高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的第一燃燒的變速比脈譜圖。這些變速比 脈譜圖彼此不相同。
另外，如上所述，渦輪增壓器13附裝到內(nèi)燃機(jī)1上并執(zhí)行增壓。因此， 在用于第一燃燒和第二燃燒的各變速比脈譜圖中，當(dāng)實(shí)施基于加速器踏板 的下壓量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的組合的增壓壓力，即該組合穩(wěn)定時(shí)的增壓壓力時(shí)，
基于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出來(lái)設(shè)定各變速比。
對(duì)比第 一燃燒和第二燃燒，當(dāng)在第 一燃燒和第二燃燒中添加相同量的 燃料時(shí)，由于第一燃燒的空燃比大于第二燃燒的空燃比，所以需要在笫一 燃燒中添加的進(jìn)氣量要多于需要在第二燃燒中添加的進(jìn)氣量。從而與第二 燃燒的加速時(shí)相比，在第一燃燒的加速時(shí)節(jié)氣門的開(kāi)度被控制為更迅速地
增大。因此與第二燃燒相比，第一燃燒中渦輪增壓器的響應(yīng)延遲也更顯著。 當(dāng)然，在第二燃燒中，渦輪增壓器有較小的響應(yīng)延遲，所以，嚴(yán)格地 說(shuō)，無(wú)法得到與第二燃燒的加速時(shí)每個(gè)瞬時(shí)的加速器踏板下壓量相對(duì)應(yīng)的 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。但是，如果在第二燃燒的變速比脈語(yǔ)圖中的升檔定時(shí)同時(shí)執(zhí) 行自動(dòng)變速器升檔，則在升檔后駕駛員僅會(huì)感到較小程度的驅(qū)動(dòng)力不足， 不會(huì)發(fā)生大問(wèn)題。
與此相反，在第一燃燒的加速時(shí)渦輪增壓器的響應(yīng)延遲很顯著。因此， 如果在第 一燃燒的變速比脈鐠圖中的升檔定時(shí)同時(shí)執(zhí)行自動(dòng)變速器升檔， 則在升檔后節(jié)氣門的開(kāi)度將增大，但由于增壓壓力不足而引起的進(jìn)氣缺乏
4吏得空燃比變得比所希望的稀空燃比濃。因此，會(huì)發(fā)生NOx生成量急劇增 力口的問(wèn)題。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明的控制裝置根據(jù)圖2中所示的流程圖限制 第一燃燒下自動(dòng)變速器的升檔。所述流程圖在每次經(jīng)歷預(yù)定時(shí)間時(shí)或在預(yù) 定的曲柄轉(zhuǎn)角處重復(fù)。首先，在步驟101中，基于當(dāng)前的加速器踏板下壓 量和當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的組合來(lái)判斷是否要求升檔。當(dāng)該判斷結(jié)果為否定 時(shí)，終止本例程。另一方面，當(dāng)該判斷結(jié)果為肯定時(shí)，在步驟102中判斷 當(dāng)前的節(jié)氣門開(kāi)度(TA)是否等于或大于預(yù)定開(kāi)度(TA1)。當(dāng)該判斷結(jié) 果為否定時(shí)，在步驟105中執(zhí)行升檔。
另一方面，當(dāng)當(dāng)前的節(jié)氣門開(kāi)度(TA)等于或大于預(yù)定開(kāi)度(TA1) 時(shí)，當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)處于通過(guò)渦輪增壓器13執(zhí)行增壓的增壓域內(nèi)。 此時(shí)，在步驟103中判斷當(dāng)前的增壓壓力(P)是否等于或低于預(yù)定增壓 壓力(Pl)。圖3是示出第一燃燒的加速時(shí)增壓壓力(P)的變化的時(shí)間 圖。如上所述，在第一燃燒的加速時(shí)，渦輪增壓器發(fā)生顯著的響應(yīng)延遲， 因而基于實(shí)際的加速器踏板下壓量和實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而確定的時(shí)刻(t) 成為升檔定時(shí)，4旦是在該時(shí)刻(t)實(shí)際的增壓壓力并沒(méi)有充分地升高。
如果在時(shí)刻(t)執(zhí)行升檔操作，則發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將降低，從而渦輪轉(zhuǎn)速 降低。因此，如點(diǎn)線所示，增壓壓力(P)降低。這樣，將不能通過(guò)增壓 向氣缸供給充足量的進(jìn)氣，因而不能在升檔后的第一燃燒下實(shí)現(xiàn)所希望的
稀空燃比。從而，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出并不會(huì)降低，而且由于空燃比比所希望的稀
空燃比濃而使得NOx生成量也會(huì)急劇增加。
因此，在流程圖中，當(dāng)當(dāng)前的節(jié)氣門開(kāi)度(TA)等于或大于預(yù)定開(kāi)度 (TA1)并且當(dāng)前的增壓壓力(P)等于或低于預(yù)定增壓壓力(Pl)時(shí)， 步驟103中的判斷結(jié)果為肯定，并且由于渦輪增壓器的響應(yīng)延遲不能實(shí)現(xiàn) 與脈譜圖中的升檔定時(shí)下的加速器踏板下壓量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的組合基本對(duì) 應(yīng)的增壓壓力，故在步驟104中禁止升檔。
另一方面，當(dāng)當(dāng)前的節(jié)氣門開(kāi)度(TA)等于或大于預(yù)定開(kāi)度(TA1) 并且當(dāng)前的增壓壓力(P)高于預(yù)定增壓壓力(Pl)時(shí)，步驟103中的判 斷結(jié)果為否定，并且由于實(shí)現(xiàn)了與升檔定時(shí)下的加速器踏板下壓量和發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速的組合基本對(duì)應(yīng)的增壓壓力，故在步驟105中執(zhí)行升檔。
因此，在時(shí)刻(t)即基于加速器踏板下壓量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的組合而確 定的升檔定時(shí)后，在增壓壓力(P)達(dá)到預(yù)定壓力(Pl)時(shí)的時(shí)刻(t')執(zhí) 行升檔。緊接在升檔后，增壓壓力(P)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低而降低， 但通過(guò)節(jié)氣門開(kāi)度的增加能夠供給足夠量的進(jìn)氣至氣缸內(nèi)。因此，可以實(shí) 現(xiàn)所希望的稀空燃比下的第一燃燒，并且不會(huì)發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)輸出降低且NOx 生成量急劇增加的問(wèn)題。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，在第一燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域內(nèi)的增壓域的升 檔定時(shí)，禁止升檔直至增壓壓力充分增加至預(yù)定壓力。當(dāng)然，當(dāng)在該增壓 域內(nèi)設(shè)定了多個(gè)升檔定時(shí)時(shí)，優(yōu)選地禁止各個(gè)升檔，直至實(shí)現(xiàn)了與各升檔 定時(shí)基本對(duì)應(yīng)的增壓壓力。此外，在第二燃燒下渦輪增壓器的響應(yīng)延遲較 不顯著，因此可以禁止升檔直至實(shí)現(xiàn)了與發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域的增壓域內(nèi)的升 檔定時(shí)基本對(duì)應(yīng)的增壓壓力。這種情況下，在第二燃燒下渦輪增壓器的響 應(yīng)延遲比在第一燃燒下渦輪增壓器的響應(yīng)延遲短，因而在第一燃燒中禁止 升檔的時(shí)間要比在第二燃燒中禁止升檔的時(shí)間長(zhǎng)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述內(nèi)燃機(jī)設(shè)有渦輪增壓器并在所希望的稀空燃比下執(zhí)行稀燃燒，所述控制裝置的特征在于，當(dāng)節(jié)氣門的開(kāi)度等于或大于預(yù)定開(kāi)度并且所述渦輪增壓器的增壓壓力等于或低于預(yù)定壓力時(shí)，自動(dòng)變速器的升檔被禁止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述內(nèi)燃機(jī)設(shè)有渦輪增壓器并在所希望的稀空燃比下執(zhí)行稀燃燒，在所述控制裝置中，當(dāng)節(jié)氣門的開(kāi)度等于或大于預(yù)定開(kāi)度并且所述渦輪增壓器的增壓壓力等于或低于預(yù)定壓力時(shí)，自動(dòng)變速器的升檔被禁止。
文檔編號(hào)F02D9/02GK101111700SQ20068000338
公開(kāi)日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者田中比呂志 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社