專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)具有用于將燃料噴入 氣缸的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)(缸內(nèi)噴射器)和用于將燃料噴入進(jìn)氣歧管或者 進(jìn)氣口的第二燃料噴射機(jī)構(gòu)(進(jìn)氣歧管噴射器)，并且尤其是涉及當(dāng)?shù)谝?和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)之間的燃料噴射比率改變時或者當(dāng)內(nèi)燃機(jī)所需負(fù)荷改 變時附著在進(jìn)氣口內(nèi)壁上的燃料量的技術(shù)。
背景技術(shù)：
公知的一種內(nèi)燃機(jī)具有用于將燃料噴入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣歧管噴 射器和用于將燃料噴入發(fā)動機(jī)燃燒室的缸內(nèi)噴射器，并且構(gòu)造成基于發(fā)動 機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)荷判斷進(jìn)氣歧管噴射器和缸內(nèi)噴射器之間的燃料噴射比 率。在這內(nèi)燃機(jī)中，對應(yīng)于從兩個燃料噴射閥噴射之和的總噴射量預(yù)定為 發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)，并且總噴射量隨著發(fā)動機(jī)負(fù)荷增大而增大。
在這樣一種內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷已經(jīng)超過設(shè)定的負(fù)荷并且進(jìn)氣歧 管噴射器的燃料噴射開始時，從進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料的一部分附著 在進(jìn)氣歧管的內(nèi)壁上。結(jié)果，從進(jìn)氣歧管供應(yīng)到發(fā)動機(jī)燃燒室的燃料量比 已經(jīng)從缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量要小。因而，如果根據(jù)預(yù)定為發(fā)動機(jī)負(fù)荷 的函數(shù)的噴射量，燃料從燃料噴射閥的每個中噴射，則當(dāng)進(jìn)氣歧管噴射器 開始噴射燃料時，實(shí)際供應(yīng)到發(fā)動機(jī)燃燒室的燃料量變得比所需燃料量 (稀的狀態(tài))要小。因而，出現(xiàn)了發(fā)動機(jī)的輸出扭矩暫時下降的問題。
此外，在這樣一種內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷已經(jīng)下降到低于預(yù)設(shè)負(fù)荷并且進(jìn)氣歧管噴射器已經(jīng)停止噴射燃料時，附著在進(jìn)氣歧管的內(nèi)壁上的燃 料持續(xù)供應(yīng)到發(fā)動機(jī)的燃燒室。結(jié)果，如果根據(jù)預(yù)定為發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù) 的噴射量，燃料從各個燃料噴射閥噴射時，則當(dāng)進(jìn)氣歧管噴射器停止燃料 噴射時，實(shí)際供應(yīng)到發(fā)動機(jī)燃燒室的燃料量變得大于所需的燃料量(濃的 狀態(tài))。因而，出現(xiàn)了發(fā)動機(jī)的輸出扭矩暫時升高的問題。
日本專利公開No.5-231221公開了一種燃料噴射式內(nèi)燃機(jī)，其包括用 于將燃料噴入氣缸的缸內(nèi)噴射器和用于將燃料噴入進(jìn)氣歧管或者進(jìn)氣口的 進(jìn)氣歧管噴射器，以用于防止當(dāng)進(jìn)氣口噴射和停止時，發(fā)動機(jī)輸出扭矩的 波動。燃料噴射式內(nèi)燃機(jī)包括用于將燃料噴入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的第一燃料 噴射閥(進(jìn)氣歧管噴射器)和用于將燃料噴入發(fā)動機(jī)燃燒室的第二燃料噴 射閥(缸內(nèi)噴射器)，其中，當(dāng)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在預(yù)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下 時，第一燃料噴射閥停止噴射燃料，并且當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不在預(yù)定的運(yùn) 轉(zhuǎn)范圍下時，第一燃料噴射閥噴射燃料。燃料噴射式內(nèi)燃機(jī)包括用于估計(jì) 當(dāng)?shù)谝蝗剂蠂娚溟y開始噴射燃料時的歧管內(nèi)壁上的附著燃料量并且用于估 計(jì)當(dāng)?shù)谝蝗剂蠂娚溟y停止燃料噴射時流入發(fā)動機(jī)燃燒室的附著燃料的流入 量的裝置，和用于校正第二燃料噴射閥噴射的燃料量以使之增大當(dāng)?shù)谝蝗?料噴射閥開始噴射燃料時上述附著的燃料量，并且用于校正第二燃料噴射 閥噴射的燃料量以使之減小當(dāng)?shù)谝蝗剂蠂娚溟y停止噴射燃料時上述流入量 的裝置。
根據(jù)燃料噴射式內(nèi)燃機(jī)，通過校正第二燃料噴射閥噴射的燃料量以使 之增大當(dāng)?shù)谝蝗剂蠂娚溟y開始噴射燃料時上述附著的燃料量，實(shí)際供應(yīng)到
發(fā)動機(jī)燃燒室的燃料量滿足所需的燃料量；通過校正第二燃料噴射閥噴射
的燃料量以使之減小當(dāng)?shù)谝蝗剂蠂娚溟y停止噴射燃料時上述流入量，實(shí)際 供應(yīng)到發(fā)動機(jī)燃燒室的燃料量滿足所需的燃料量。結(jié)果，在第一燃料噴射 閥開始或者停止供應(yīng)燃料的任一情況下，供應(yīng)到發(fā)動機(jī)燃燒室的燃料量滿 足所需的燃料量，因而防止了發(fā)動機(jī)輸出扭矩的波動。
然而，在日本專利公開No. 5-231221中公開的燃料噴射式內(nèi)燃機(jī)中， 僅僅當(dāng)還沒有進(jìn)行的第一燃料噴射閥(進(jìn)氣歧管噴射器)的燃料噴射開始 時或者當(dāng)已經(jīng)進(jìn)行的第一燃料噴射閥(進(jìn)氣歧管噴射器)的燃料噴射停止時，校正第二燃料噴射閥(缸內(nèi)噴射閥)噴射的燃料量。具體地，其致力 于DI比率r (缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量占噴射燃料總量的比率)從1開 始變化(從僅僅缸內(nèi)噴射器噴射燃料的狀態(tài)變化到進(jìn)氣歧管噴射器開始噴
射燃料的狀態(tài))的情況，或者DI比率r從O開始變化(從僅僅進(jìn)氣歧管噴 射器噴射燃料的狀態(tài)變化到缸內(nèi)噴射器開始噴射燃料的狀態(tài))的情況。此 處，使用缸內(nèi)噴射器僅僅校正伴隨著進(jìn)氣歧管噴射器的開/關(guān)的壁附著量。
進(jìn)一步，通常，當(dāng)車輛行駛時，內(nèi)燃機(jī)所需負(fù)荷過渡地波動。當(dāng)負(fù)荷 過渡地波動時，所需總?cè)剂狭恳约癉I比率同樣波動。因而，進(jìn)氣歧管噴 射器噴射的燃料量過渡地變化。對于負(fù)荷的過渡地波動，必須進(jìn)行的校正 與當(dāng)還沒有進(jìn)行的燃料噴射開始時或者已經(jīng)進(jìn)行的燃料噴射停止時的校正 不同。
考慮到由于以下因素出現(xiàn)這樣的問題。傳統(tǒng)地，在僅僅具有進(jìn)氣歧管 噴射器的發(fā)動機(jī)中，對于根據(jù)負(fù)荷設(shè)定的暖機(jī)后的穩(wěn)定狀態(tài)中的壁附著 量，已經(jīng)表示了進(jìn)氣管壓力和噴射量(與負(fù)荷成比例)對附著量的影響。 當(dāng)對應(yīng)于負(fù)荷的所需燃料量在缸內(nèi)噴射器和進(jìn)氣歧管噴射器之間分擔(dān)時， 在進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料量和負(fù)荷以及DI比率之間沒有建立比例關(guān) 系。因而，通過將穩(wěn)定狀態(tài)下的壁附著量僅僅表示為負(fù)荷的函數(shù)不能夠正 確地知道壁附著量。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)作出本發(fā)明來解決上述問題，本發(fā)明目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī) 的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)具有分別將燃料噴入氣缸和進(jìn)氣歧管的第一和第 二燃料噴射機(jī)構(gòu)，所述用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備能夠精確地估計(jì)當(dāng)負(fù)荷和/或 DI比率變化的壁附著量以進(jìn)行校正。
本發(fā)明的一個方面提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其控制的內(nèi)燃機(jī) 具有將燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和將所述燃料噴入進(jìn)氣歧管的第
二燃料噴射機(jī)構(gòu)，控制設(shè)備包括控制器，其基于所述內(nèi)燃機(jī)的所需的條 件控制所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)以分擔(dān)噴射所述燃料；和估計(jì)器，當(dāng)
燃料噴射比率從所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)中一個沒有停止噴射燃料的狀態(tài)變化時，所述估計(jì)器對所述進(jìn)氣歧管的壁附著燃料進(jìn)行估計(jì)。所述估 計(jì)器基于所述內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷和所述燃料噴射比率中至少一個對所述進(jìn)氣歧 管的壁附著燃料進(jìn)行估計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)谝蝗剂蠂娚錂C(jī)構(gòu)(例如，缸內(nèi)噴射器)和第二燃料
噴射機(jī)構(gòu)(例如，進(jìn)氣歧管噴射器)兩者噴射燃料(0<DI比率r<l)時， 如果例如DI比率r逐級增大(r<l)而內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷相同，或者內(nèi)燃機(jī)的 負(fù)荷逐級減小而DI比率r相同，則進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量逐級減 小。此處，已經(jīng)附著在進(jìn)氣口上的燃料被吸入燃燒室。這會導(dǎo)致濃的空燃 比，因而估計(jì)為了減小燃料噴射量而進(jìn)行校正所需的壁附著燃料。相反， 當(dāng)缸內(nèi)噴射器和進(jìn)氣歧管噴射器兩者噴射燃料(0<DI比率r<l)時，如果 DI比率r逐級減小(r<l)而內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷相同，或者內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷逐級 增大而DI比率r相同，則進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量逐級增大。此處， 己經(jīng)吸入到燃燒室的燃料減小直到規(guī)定的燃料量附著在進(jìn)氣口上。這會導(dǎo) 致稀的空燃比，因而估計(jì)為了增大燃料噴射量而進(jìn)行校正所需的壁附著燃 料。進(jìn)一步，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷逐級變化并且DI比率r逐級變化(r<l) 時，進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量逐級變化。在這樣的情況下，當(dāng)進(jìn)氣歧 管噴射器的燃料噴射量逐級減小時，已經(jīng)附著在進(jìn)氣口上的燃料吸入燃燒 室中使得空燃比變濃，并且當(dāng)進(jìn)氣歧管的噴射器逐級增大時，吸入燃燒室 的燃料減小直到規(guī)定的燃料量附著在進(jìn)氣口上以使空燃比變稀。因而，估 計(jì)為了增大燃料噴射量而進(jìn)行校正所需的壁附著燃料。因而缸內(nèi)噴射器和 進(jìn)氣歧管噴射器繼續(xù)分擔(dān)噴射燃料的狀態(tài)時(即，當(dāng)噴射器的若任何一個 沒有停止噴射燃料時)，在DI比率r和/或內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷變化前后，能夠 防止例如由于例如隨后的空燃比反饋的延遲而引起的排放的惡化，由此維 持了所需燃燒狀態(tài)。因而，可以提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述內(nèi) 燃機(jī)具有分別將燃料噴入氣缸和進(jìn)氣歧管的第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，所 述用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備能夠精確地估計(jì)當(dāng)負(fù)荷和/或DI比率變化的壁附 著量以進(jìn)行校正。
優(yōu)選地，估計(jì)器根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的所述負(fù)荷，僅僅計(jì)算在穩(wěn)定狀態(tài)中 所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的壁附著量。估計(jì)器根據(jù)所述燃料噴射比率修改所計(jì)算的壁附著量。估計(jì)器基于在預(yù)定的時間間隔中所修改的所述壁附著量 的差對所述進(jìn)氣歧管的所述壁附著燃料進(jìn)行估計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明，例如，對于當(dāng)僅僅進(jìn)氣歧管噴射器噴射燃料時的穩(wěn)定狀 態(tài)中進(jìn)氣歧管的壁附著燃料，預(yù)先準(zhǔn)備由內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷確定的映射圖?；?br> 該負(fù)荷，在考慮DI比率r的同時將僅僅在進(jìn)氣歧管和在穩(wěn)定狀態(tài)下的壁附
著量修改成在分擔(dān)噴射和穩(wěn)定狀態(tài)下的壁附著量。對于修改的壁附著量， 確定內(nèi)燃機(jī)一個循環(huán)的差以估計(jì)在過渡期間和在分擔(dān)噴射中的壁附著量。 因而，能夠精確地估計(jì)在過渡期間的壁附著量。
進(jìn)一步，在所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)分擔(dān)燃料噴射量的范圍中， 所述控制器控制所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)以分擔(dān)校正所估計(jì)的所述壁 附著燃料。
根據(jù)本發(fā)明，如果通過考慮壁附著量進(jìn)行校正的燃料量變得小于進(jìn)氣 歧管噴射器的最小噴射量，則通過減小進(jìn)氣歧管噴射器的燃料量對壁附著 燃料進(jìn)行校正是不再可能。在空燃比還是濃的狀態(tài)下，因而使用缸內(nèi)噴射 器對壁附著燃料進(jìn)行校正。通過減去不能夠由進(jìn)氣歧管噴射器覆蓋的燃料 噴射量確定缸內(nèi)噴射器的燃料量。此外，如果通過考慮壁附著量進(jìn)行校正 的燃料量變得大于進(jìn)氣歧管噴射器的最大噴射量，則通過增大進(jìn)氣歧管噴 射器的燃料量對壁附著燃料進(jìn)行校正是不再可能。在空燃比還是稀的狀態(tài) 下，因而使用缸內(nèi)噴射器對壁附著燃料進(jìn)行校正。通過加上不能夠由進(jìn)氣 歧管噴射器覆蓋的燃料噴射量確定缸內(nèi)噴射器的燃料量。因而，能夠精確 地對壁附著量進(jìn)行精確地校正。.
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述控制器控制所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)以基于 對應(yīng)于負(fù)荷變化設(shè)定的校正量的時間變化校正所估計(jì)的壁附著燃料。
根據(jù)本發(fā)明，估計(jì)的壁附著燃料能夠被校正，使得當(dāng)負(fù)荷變化急劇時 校正量的時間變化是大的，并且當(dāng)負(fù)荷變化中等時校正量的時間變化是小 的，使得校正的壁附著量與內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷變化一致。
進(jìn)一步優(yōu)選地，在使所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)具有較高優(yōu)先級的情況 下，所述控制器校正所述壁附著燃料。
根據(jù)本發(fā)明，通過在使作為壁附著燃料的一個因素的進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量具有較高優(yōu)先級來進(jìn)行校正，能消除原因本身。此外，當(dāng)DI 比率不變化時，通過使進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量具有較高優(yōu)先級來進(jìn) 行校正，DI比率r能夠得到維持。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述控制器控制所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)使得當(dāng) 由所述校正減小的燃料量變得小于所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的最小燃料量，
所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射量設(shè)定為0或者設(shè)定為所述最小燃料
量，所述校正的其余部分由所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射量覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)DI比率r逐級增大(r<l)和/或內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷逐級減 小時，進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量逐級減小。此處，由于已經(jīng)附著在進(jìn) 氣口上的燃料吸入燃燒室以使空燃比變稀，利用進(jìn)氣歧管噴射器對壁附著 燃料進(jìn)行校正。如果試圖校正以減小進(jìn)氣歧管噴射器的燃料量的燃料量變 得小于進(jìn)氣歧管噴射器的最小燃料量，則通過減小進(jìn)氣歧管噴射器的燃料 噴射量對壁附著燃料進(jìn)行校正不再可能。在空燃比還是濃的狀態(tài)下，因而 使用缸內(nèi)噴射器對壁附著燃料進(jìn)行校正。通過減去不能夠由進(jìn)氣歧管噴射 器覆蓋的燃料噴射量確定缸內(nèi)噴射器的燃料量。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述控制器控制所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，使得 當(dāng)由所述校正增大的燃料量變得大于所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的最大燃料 量，所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射量設(shè)定為所述最大燃料量，所述校 正的其余部分由所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射量覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)DI比率r逐級減小((Kr)和/或內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷逐級增 大時，進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量逐級增大。此處，由于吸入燃燒室燃 料減小直到規(guī)定的燃料量附著在進(jìn)氣口上以使空燃比變稀，利用進(jìn)氣歧管 噴射器對壁附著燃料進(jìn)行校正。如果試圖校正以增大進(jìn)氣歧管噴射器的燃 料量的燃料量變得大于進(jìn)氣歧管噴射器的最大燃料量，則通過增大進(jìn)氣歧 管噴射器的燃料噴射量對壁附著燃料進(jìn)行校正不再可能。在空燃比還是稀 的狀態(tài)下，因而使用缸內(nèi)噴射器對壁附著燃料進(jìn)行校正。通過加上不能夠 由進(jìn)氣歧管噴射器覆蓋的燃料噴射量確定缸內(nèi)噴射器的燃料量。因而，能 夠精確地對壁附著量進(jìn)行精確地校正。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)是缸內(nèi)噴射器，所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)是進(jìn)氣歧管噴射器。
根據(jù)本發(fā)明，控制設(shè)備所用的內(nèi)燃機(jī)具有單獨(dú)設(shè)置的構(gòu)成為缸內(nèi)噴射 器和進(jìn)氣歧管噴射器的第一和第二噴射機(jī)構(gòu)，以進(jìn)行分擔(dān)噴射，當(dāng)負(fù)荷和/ 或DI該控制設(shè)備能夠精確地計(jì)算壁附著量以進(jìn)行校正。


圖1是由根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的控制設(shè)備控制的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意 構(gòu)造圖。
圖2是示出由作為本發(fā)明一個實(shí)施例的控制設(shè)備的發(fā)動機(jī)ECU執(zhí)行 的程序控制結(jié)構(gòu)的流程圖。
圖3和圖7-圖9每個示出發(fā)動機(jī)負(fù)荷和穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(1)之間 的關(guān)系。
圖4和圖5每個示出發(fā)動機(jī)負(fù)荷和校正量的時間變化。 圖6示出噴射脈動幅度和燃料量之間的關(guān)系。
圖10和圖12每個示出用于發(fā)動機(jī)暖機(jī)狀態(tài)的DI比率映射圖，其中 根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的控制設(shè)備適合地應(yīng)用到該發(fā)動機(jī)中。
圖11和圖13每個示出用于發(fā)動機(jī)冷機(jī)狀態(tài)的DI比率映射圖，其中 根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的控制設(shè)備適合地應(yīng)用到該發(fā)動機(jī)中。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖將描述本發(fā)明的實(shí)施例。在以下的描述中，相同的部 件具有相同的參考標(biāo)號，還具有相同的名稱和功能。因而，其詳細(xì)的描述 將不再重復(fù)。
圖1是由發(fā)動機(jī)ECU (電子控制單元)控制的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意構(gòu)造 圖，其中發(fā)動機(jī)ECU是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè) 備。在圖1中，示出直列四缸汽油發(fā)動機(jī)，但是本發(fā)明的應(yīng)用不限于這樣 的發(fā)動機(jī)。
如圖1所示，發(fā)動機(jī)IO包括四個氣缸112，每個經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣歧管 20連接到公共的穩(wěn)壓箱30。穩(wěn)壓箱30經(jīng)由進(jìn)氣管40連接到空氣濾清器50?？諝饬髁坑?jì)42布置在進(jìn)氣管40中，并且由電動機(jī)60驅(qū)動的節(jié)流閥 70也布置在進(jìn)氣管40中。獨(dú)立于加速踏板100，節(jié)流閥70具有基于發(fā)動 機(jī)ECU300的輸出信號控制的開度。每個氣缸112連接到公共的排氣歧管 80，排氣歧管80連接到三元催化劑轉(zhuǎn)換器90。
每個氣缸112設(shè)置有用于將燃料噴入氣缸的缸內(nèi)噴射器IIO和將燃料 噴入進(jìn)氣口或者/和進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣歧管噴射器120?；诎l(fā)動機(jī)ECU300 的輸出信號控制噴射器110禾n 120。進(jìn)一步，每個氣缸的缸內(nèi)噴射器110 連接到公共的燃料輸送管130。燃料輸送管130經(jīng)由允許朝著燃料輸送管 130的方向流動的止回閥140連接到發(fā)動機(jī)驅(qū)動式高壓燃料泵150。在本 實(shí)施例中，對具有兩個單獨(dú)設(shè)置的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行說明，但是本發(fā)明不限于這 樣的內(nèi)燃機(jī)。例如，內(nèi)燃機(jī)可以具有能夠進(jìn)行缸內(nèi)噴射和進(jìn)氣歧管噴射的 一個噴射器。
如圖l所示，高壓燃料泵150的排出側(cè)經(jīng)由電磁溢流閥152連接到高 壓燃料泵150的吸入側(cè)。隨著電磁溢流閥152的開度變小，從高壓燃料泵 150供應(yīng)到燃料輸送管130的燃料量增大。當(dāng)電磁溢流閥152全開時，從 高壓燃料泵150到燃料輸送管的燃料供應(yīng)停止?；诎l(fā)動機(jī)ECU300的輸 出信號控制電磁溢流閥152。
更具體地，高壓燃料泵150用借助于附裝到凸輪軸的凸輪而上下運(yùn)動 泵柱塞對燃料進(jìn)行加壓。在高壓燃料泵150中，電磁溢流閥152設(shè)置在泵 吸入側(cè)，并且具有加壓過程中的關(guān)閉正時，該加壓過程中的關(guān)閉正時通過 使用設(shè)置在燃料輸送管300處的燃料壓力傳感器400由發(fā)動機(jī)ECU300反 饋控制。因而，燃料輸送管130內(nèi)的燃料壓力(燃料壓力)得到控制。換 言之，通過發(fā)動機(jī)ECU300控制電磁溢流闊152，從高壓燃料泵150供應(yīng) 到燃料輸送管130的燃料量和壓力得到控制。
每個進(jìn)氣歧管噴射器120連接到低壓側(cè)的公共燃料輸送管160。燃料 輸送管160和高壓燃料泵150經(jīng)由公共燃料壓力調(diào)節(jié)器no連接到電動機(jī) 驅(qū)動式低壓燃料泵180。進(jìn)一步，低壓燃料泵180經(jīng)由燃料過濾器190連 接打破燃料箱200。燃料壓力調(diào)節(jié)器170構(gòu)造成當(dāng)從低壓燃料泵180排出 的燃料壓力高于預(yù)設(shè)的燃料壓力時，使從低壓燃料泵180排出的燃料的一部分回流到燃料箱200。這防止了供應(yīng)到進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料壓力和供應(yīng)到高壓燃料泵150的燃料壓力變得高于上述預(yù)設(shè)的燃料壓力。
發(fā)動機(jī)ECU300由數(shù)字計(jì)算機(jī)構(gòu)成，并且包括經(jīng)由雙向總線310彼此連接的ROM (只讀存儲器)320、 RAM (隨機(jī)存儲器)330、 CPU (中央處理單元)340、輸入端口 350和輸出端口 360。
空氣流量計(jì)42產(chǎn)生與進(jìn)氣量成比例的輸出電壓，并且經(jīng)由A7D轉(zhuǎn)換器370將輸出電壓輸入到輸入端口 350。冷卻劑溫度傳感器380附裝到發(fā)動機(jī)10，并且產(chǎn)生與發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度成比例的輸出電壓，并且輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器390輸入到輸入端口 350。
燃料壓力傳感器400附裝到燃料輸送管130，并且產(chǎn)生與燃料輸送管130內(nèi)的燃料壓力成比例的輸出電壓，并且輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器410輸入到輸入端口 350?？杖急葌鞲衅?20附裝到位于三元催化劑轉(zhuǎn)換器90上游的排氣歧管80?？杖急葌鞲衅?20產(chǎn)生與排氣內(nèi)的氧濃度成比例的輸出電壓，并且輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器430輸入到輸入端口 430。
本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的空燃比傳感器420是全量程空燃比傳感器(線性空燃比傳感器)，其產(chǎn)生與在發(fā)動機(jī)10中燃燒的空氣燃料混合氣的空燃比成比例的輸出電壓?？梢圆捎?2傳感器作為空燃比傳感器420，該02傳感器以幵/關(guān)的方式檢測在發(fā)動機(jī)10中燃燒的空氣混合氣的空燃比相對于理論空燃比是濃還是稀。
加速踏板100與加速踏板位置傳感器440連接，加速踏板位置傳感器440產(chǎn)生與加速踏板100的下壓程度成比例的輸出電壓，并且輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器450輸入到輸入端口 350。進(jìn)一步，發(fā)動機(jī)速度傳感器460產(chǎn)生表示發(fā)動機(jī)速度的輸出脈沖，并且連接到輸入端口 350。發(fā)動機(jī)ECU300的ROM320以映射圖的形式預(yù)先存儲基于由上述加速踏板位置傳感器440獲得的發(fā)動機(jī)負(fù)荷因子和發(fā)動機(jī)速度，對應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的燃料噴射量的值，和基于發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度設(shè)定的校正值。
參照圖2，將描述由發(fā)動機(jī)ECU執(zhí)行的程序控制結(jié)構(gòu)，其中發(fā)動機(jī)ECU構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的控制設(shè)備。注意，以預(yù)定的時間間隔或者預(yù)定的發(fā)動機(jī)10的曲柄角執(zhí)行該流程。
ii在步驟(以下步驟縮寫為S) 100中，假定發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷已經(jīng)匯聚
到穩(wěn)定的狀態(tài)，發(fā)動機(jī)ECU300計(jì)算暖機(jī)后穩(wěn)定狀態(tài)中的壁附著量(a)(還稱為暖機(jī)后穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(a))，壁附著量(a)根據(jù)當(dāng)僅僅由進(jìn)氣歧管噴射器120進(jìn)行噴射(僅僅是進(jìn)氣口噴射)時的負(fù)荷設(shè)定。此處，如圖3所示的映射圖(該圖表示發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷和穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量之間的關(guān)系)預(yù)存在發(fā)動機(jī)ECU300的內(nèi)部存儲器中。基于DI比率r二0的特性曲線，計(jì)算暖機(jī)后穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(a)(圖3中的(a))。因而，如圖3所示使用負(fù)荷和DI比率r作為參數(shù)計(jì)算穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量，能夠表示進(jìn)氣管壓力和噴射量的影響(這很大影響壁附著量)。
在S110中，發(fā)動機(jī)ECU300通過對應(yīng)于噴射比率(DI比率r)的系數(shù)乘以壁附著量(a)計(jì)算在兩個噴射器噴射的情況下穩(wěn)定狀態(tài)中的壁附著量(b)(還稱為分擔(dān)噴射穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(b))。此處，通過如圖3所示僅僅使用進(jìn)氣歧管噴射器120時穩(wěn)定狀態(tài)中的壁附著量的特性曲線(a)乘以對應(yīng)于DI比率r的系數(shù)，計(jì)算出圖3的(b)所示的分擔(dān)噴射穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(b)。注意，如圖3所示，隨著DI比率r增大，進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量相對地減小，因而穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量減小。注意，圖3所示的特性曲線是一個示例，并且本發(fā)明不限于這樣的特性曲線。
在S120中，發(fā)動機(jī)ECU300計(jì)算穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(b)的循環(huán)(720。CA)中的差。
在S130，通過基于發(fā)動機(jī)10的溫度(發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度)和發(fā)動機(jī)速度對差(c)進(jìn)行校正，發(fā)動機(jī)ECU300計(jì)算過渡校正量(d)(還稱為過渡校正量(d))。此處，例如，進(jìn)行這樣的校正使得壁附著量隨著溫度變高而減小，這是因?yàn)楦街谶M(jìn)氣口的燃料容易霧化，并且使得壁附著量隨著發(fā)動機(jī)速度變快而減小，這是因?yàn)檫M(jìn)氣的流動速度變快。
在S140中，發(fā)動機(jī)ECU300將過渡校正量(d)轉(zhuǎn)換成表示對應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的暫時過渡的波形，并且以較高優(yōu)先級校正進(jìn)氣口噴射量。此處，校正量是基于圖4和圖5所示的暫時過渡的波形校正的。圖4示出發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷增大的情況，而圖5示出發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷減小的情況。在圖4和圖5的每個圖中，實(shí)線表示急劇的負(fù)荷變化和對應(yīng)于該負(fù)荷波動的壁附著校正量的時間變化，而虛線表示中等的負(fù)荷波動和對應(yīng)于該負(fù)荷波動的壁附著校正量的時間變化。圖4和圖5中的各個陰影線面積表示總壁附著
校正量。如圖4和圖5所示，當(dāng)負(fù)荷急劇波動時校正量的變化比當(dāng)負(fù)荷中
等波動時校正量的變化更急劇。換言之，負(fù)荷波動的變化程度越大，引起即時變化的校正量也越大?；诒硎緯簳r過渡的這樣的波形，校正量被轉(zhuǎn)
換。進(jìn)一步，當(dāng)車輛加速時(當(dāng)負(fù)荷增大時)，從進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料的一部分附著在進(jìn)氣管的壁上，當(dāng)車輛減速時(當(dāng)負(fù)荷減小時)，已經(jīng)的附著在進(jìn)氣管壁上的燃料的一部分流入燃燒室。因而，當(dāng)原來的DI比率r是恒定時，為了使該比率維持恒定，優(yōu)先地校正進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量。
在S150中，當(dāng)進(jìn)氣口噴射量減小到?jīng)]有Q-tau特性的直線性的范圍時，發(fā)動機(jī)ECU300將進(jìn)氣歧管噴射器120的噴射量(進(jìn)氣口噴射量)設(shè)定為0。應(yīng)該注意，進(jìn)氣歧管噴射器120的噴射量(進(jìn)氣口噴射量)可以設(shè)定成具有Q-tau特性的直線性的最小噴射量。此處，使用圖6所示的映射圖(表示作為噴射脈動幅度Tau和燃料量Q之間關(guān)系的Q-tau特性的映射圖)，判斷是否是具有Q-tau特性的直線性的范圍。具體地，在沒有Q-tau特性直線性的范圍中，不能夠確保校正量的精確度，因而不能夠高精度地滿足用于減小進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量的校正請求。因而，通過減小缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射量，基于壁附著量進(jìn)行燃料噴射量的校正。
現(xiàn)在將描述由構(gòu)成本實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備的發(fā)動機(jī)ECU300基于上述結(jié)構(gòu)和流程控制的發(fā)動機(jī)IO的運(yùn)轉(zhuǎn)。以下描述包括所有以下三個方式如圖7所示當(dāng)DI比率r保持相同，而發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷增大和減小時；當(dāng)如圖8所示發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷保持相同，而DI比率r增大和減小時(例如，當(dāng)在負(fù)荷相同的同時發(fā)動機(jī)速度變化的時候)；和當(dāng)如圖9所示發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷增大和減小而DI比率r增大和減小時。
在預(yù)定的時間間隔，對于發(fā)動機(jī)10的暖機(jī)后的DI比率r=0 (僅僅進(jìn)氣歧管噴射器120噴射燃料)的情況下的壁附著量作為穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(a)從圖3所示的特性曲線(a)計(jì)算出(S100)。考慮在這穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(a)中的DI比率r，計(jì)算分擔(dān)噴射穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(b)(S110)。
計(jì)算在發(fā)動機(jī)IO的一個循環(huán)(720°CA)中的穩(wěn)定狀態(tài)壁附著量(b)的差(c) (S120)，接著考慮發(fā)動機(jī)10的溫度或者速度校正差以計(jì)算過渡校正量(d) (S130)。該校正量(d)是過渡時壁附著燃料的校正量
(壁附著校正量fow)?；趫D4和圖5所示的表示暫時過渡的波形，計(jì)算校正量的時間變化(S140)。通過以較高優(yōu)先級對作為壁附著燃料的因素的進(jìn)氣歧管噴射器120進(jìn)行校正，壁附著校正量fmw被分配由缸內(nèi)噴射器IIO和進(jìn)氣歧管噴射器120分擔(dān)。
由于這樣的分配結(jié)果，當(dāng)壁附著校正量finw是負(fù)值，并且必須減小燃料噴射量時，如果燃料噴射量必須減小到進(jìn)氣歧管噴射器120的沒有Q-tau特性的直線性的范圍，則進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量設(shè)定為O或者設(shè)定成確保直線性的最小噴射量，并且減小的其余部分由缸內(nèi)噴射器110實(shí)現(xiàn)。
另一方面，當(dāng)壁附著校正量fmw是正值并且燃料校正量必須增大時，如果燃料噴射量增大超過進(jìn)氣歧管噴射器120的最大噴射量，則進(jìn)氣歧管噴射器120的噴射量設(shè)定成最大噴射量，并且增大的其余部分由缸內(nèi)噴射器IIO實(shí)現(xiàn)。
參照圖7中的從A過渡到B， DI比率r是恒定，并且負(fù)荷增大，進(jìn)氣歧管的壁附著量增大。因而，壁附著校正量ftnw是正值。利用較高的優(yōu)先級增大進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量，如果進(jìn)氣歧管噴射器120的最大噴射量被超過，則缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射量也增大。
參照圖7中從B過渡到A， DI比率r恒定，并且負(fù)荷減小，進(jìn)氣歧管的壁附著量減小。因而，壁附著校正量fmw是負(fù)值。利用以較高優(yōu)先級減小進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量，如果進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量減小到在具有直線性的范圍中進(jìn)氣歧管噴射器120的最小噴射量，則缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射量也減小。
參照圖8中從C到D，發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷是恒定，并且DI比率r減小
14(即，進(jìn)氣歧管噴射器120的噴射比率增大)，進(jìn)氣歧管的壁附著量增大。因而，壁附著校正量是正值。利用以較高的優(yōu)先級增大進(jìn)氣歧管噴射
器120的燃料噴射量，如果進(jìn)氣歧管噴射器120的最大噴射量被超過，則缸內(nèi)噴射器no的燃料噴射量也增大。
參照圖8的從D過渡到C，發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷是恒定，并且DI比率r增大(即，進(jìn)氣歧管噴射器120的噴射比率減小)，壁附著校正量finw是負(fù)值。利用以較高優(yōu)先級減小進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量，如果進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量必須減小到在具有直線性的范圍中進(jìn)氣歧管噴射器120的最小噴射量，則缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射量也減小。
參照圖9中從E過渡到F，發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷增大，并且DI比率r減小(即，進(jìn)氣歧管噴射器120的噴射比率增大)，并且進(jìn)氣歧管的壁附著校正量增大。因而，壁附著校正量fmw是正值。利用以較高優(yōu)先級增大進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量，如果進(jìn)氣歧管噴射器120的最大噴射量被超過，則缸內(nèi)噴射器IIO的燃料噴射量也增大。
參照圖9的從F過渡到E，發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷減小，并且DI比率r增大(g卩，進(jìn)氣歧管噴射器120的噴射比率減小)，壁附著校正量fmw是負(fù)值。利用以較高優(yōu)先級減小進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量，如果進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量必須減小到在具有直線性的范圍中的進(jìn)氣歧管噴射器120的最小噴射量，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射量也減小。
如上所述，當(dāng)缸內(nèi)噴射器和進(jìn)氣歧管噴射器分別分擔(dān)噴射燃料時，當(dāng)DI比率r逐級增大(r<l)時或者當(dāng)負(fù)荷減小時，進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量逐級減小。此處，附著在進(jìn)氣口上的燃料進(jìn)入燃燒室以使空燃比變濃。因而，以進(jìn)氣歧管噴射器具有較高優(yōu)先級的情況下進(jìn)行校正。如果試圖校正以減小進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量的燃料量變得小于在具有直線性的范圍中的最小噴射量，則不再可以通過減小進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量校正附著在壁上的燃料。在這狀態(tài)下，由于空燃比還是濃的，使用缸內(nèi)噴射器對附著在壁上的燃料進(jìn)行校正。通過減去不能夠由進(jìn)氣歧管噴射器覆蓋的燃料噴射量，確定缸內(nèi)噴射器的燃料噴射量。
此外，當(dāng)DI比率r逐級減小(0<r)時或者當(dāng)負(fù)荷增大時，進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量逐級增大。此處，吸入燃燒室的燃料減小，直到規(guī)定量的燃料附著在進(jìn)氣口上以使空燃比變稀。因而，在進(jìn)氣歧管噴射器具有較高優(yōu)先級的情況下進(jìn)行校正。如果試圖校正以增大進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量的燃料量變得大于最大噴射量，則不再可能通過增大進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射量來對附著在壁上的燃料進(jìn)行校正。在此狀態(tài)下，由于空燃比還是稀的，使用缸內(nèi)噴射器對附著在壁上的燃料進(jìn)行校正。通過加上不能由進(jìn)氣歧管噴射器覆蓋的燃料噴射量確定缸內(nèi)噴射器的燃料噴射量。本實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動機(jī)(1)現(xiàn)在將描述本實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動機(jī)(1)。參照圖10和圖11，將要描述的每個映射圖表示缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120之間的燃料噴射比率，并且作為對應(yīng)于發(fā)動機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的信息。此處，兩個噴射器之間的燃料噴射比率還表示為缸內(nèi)噴射
器iio噴射的燃料量與總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?稱為"缸內(nèi)噴射器110的燃
料噴射比率"或者"DI (直噴)比率(r)")。映射圖存儲在發(fā)動機(jī)ECU300的ROM320中。圖10是用于發(fā)動機(jī)10的暖機(jī)狀態(tài)的映射圖，圖11是用于發(fā)動機(jī)IO冷機(jī)狀態(tài)的映射圖。
在圖IO和圖ll所示的映射圖中，橫軸表示發(fā)動機(jī)IO的發(fā)動機(jī)速度，縱軸表示負(fù)荷因子，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率或者DI比率r以百分
如圖10和圖ll所示，DI比率r針對每個由發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)10的負(fù)荷因子確定的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)定。"DI比率r二100X"表示僅僅使用缸內(nèi)噴射器IIO進(jìn)行燃料噴射，"DI比率r=0%"表示僅僅使用缸內(nèi)噴射器120進(jìn)行燃料噴射。"DI比率r %" 、 "DI比率r;400%"和"0%<DI比率r<100%"中的每個表示使用缸內(nèi)噴射器IIO和進(jìn)氣歧管噴射器120兩者進(jìn)行燃料噴射的范圍。 一般而言，缸內(nèi)噴射器110有助于輸出性能的增大，而進(jìn)氣歧管噴射器120有助于空氣燃料混合氣的均勻性。這兩種具有不同特性的噴射器根據(jù)發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷因子適合地選擇，使得只有在發(fā)動機(jī)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下(除了諸如怠速期間催化劑預(yù)熱狀態(tài)的異常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之外)進(jìn)行均質(zhì)燃燒。進(jìn)一步，如圖10和圖11所示，缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器
120之間的燃料噴射比率或者DI比率r單個地限定在用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖和用于發(fā)動機(jī)冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中。映射圖構(gòu)造成表示隨著發(fā)動機(jī)10的溫度變化時不同的缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120的控制范圍。當(dāng)發(fā)動機(jī)10的溫度等于或者高于預(yù)定的溫度閾值時，選擇圖IO所示的暖機(jī)狀態(tài)映射圖；否則，選擇圖11所示的用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖。基于所選擇的映射圖和根據(jù)發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷因子控制缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120的一者或者兩者。
現(xiàn)在將描述在圖IO和圖11中設(shè)定的發(fā)動機(jī)IO的發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷因子。在圖10中，NE (1)設(shè)定為2500rpm至2700rpm， KL (1)設(shè)定為30%至50%，并且KL (2)設(shè)定為60%至90%。在圖11中，NE (3)設(shè)定為2900rpm至3100rpm。艮P， NE (1) <NE (3)。還適合地設(shè)定圖10中的NE (2)以及圖11中的KL (3)和KL (4)。
當(dāng)比較圖10和圖11，圖ll所示的用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖的NE (3)大于在圖10中所示的用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖的NE (1)。這表明當(dāng)發(fā)動機(jī)10的溫度較低時，進(jìn)氣歧管噴射器120的控制范圍擴(kuò)大到包括較高的發(fā)動機(jī)速度范圍。即，在發(fā)動機(jī)10是冷機(jī)狀態(tài)的情況下，堆積物不可能堆積在缸內(nèi)噴射器110的噴射孔(即使燃料不是從缸內(nèi)噴射器110噴射出)。因而，使用進(jìn)氣歧管噴射器120進(jìn)行燃料噴射的范圍能夠擴(kuò)大，由此提高了均質(zhì)性。
當(dāng)比較圖10和圖11時，"DI比率1"=100%"在用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖中是在發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)速度為NE (1)或者更高的范圍，在用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖是在發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)速度為NE (3)或者更高的范圍。對于負(fù)荷因子，"DI比率r二100X"在用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖中是在負(fù)荷因子為KL (2)或者更大的范圍，和在用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中是在負(fù)荷因子為KL (4)或者更大的范圍。這意味著缸內(nèi)噴射器110僅僅用在預(yù)定的高發(fā)動機(jī)速度的范圍和預(yù)定的高發(fā)動機(jī)負(fù)荷的范圍。即，在高速范圍或者高負(fù)荷范圍中，即使僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射，發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷是高的，這確保了足夠的進(jìn)氣量，使得即使僅僅使用缸內(nèi)噴射器110可以易于獲得均質(zhì)空氣燃料混合氣。以此方式，缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料在燃燒室內(nèi)伴隨著氣化潛熱(或者吸收來自燃燒室的熱量)而被霧化。因而，空氣混合氣的溫度在壓縮端減小，由此提高了防爆震性能。進(jìn)一步，由于燃燒室內(nèi)的溫度減小，進(jìn)氣效率得到提高，導(dǎo)致了高的動力輸出。
在圖10的用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖中，當(dāng)負(fù)荷因子是KL (1)或者更
小時，也僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射。這表明當(dāng)發(fā)動機(jī)10的溫度是高時，缸內(nèi)噴射器110僅僅用在預(yù)定低負(fù)荷范圍。當(dāng)發(fā)動機(jī)10在暖機(jī)狀態(tài)下時，堆積物可能堆積在缸內(nèi)噴射器110的噴射孔。然而，當(dāng)使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射時，噴射孔的溫度能夠降低，由此防止了
堆積物的堆積。進(jìn)一步，在確保其最小燃料噴射量的同時可以防止缸內(nèi)噴
射器110的堵塞。因而，缸內(nèi)噴射器110僅僅用在相關(guān)的范圍。
當(dāng)比較圖IO和圖11時，僅僅在圖11的用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中中有"DI比率r=0%"的范圍就和這表明當(dāng)發(fā)動機(jī)10的溫度是低的時，在預(yù)定的低負(fù)荷范圍(KL (3)或者更低)僅僅使用進(jìn)氣歧管噴射器120進(jìn)行燃料噴射。當(dāng)發(fā)動機(jī)10是冷機(jī)狀態(tài)，負(fù)荷是低的，并且進(jìn)氣量是小的時，不可能發(fā)生燃料的霧化。在這樣的范圍中，難以在缸內(nèi)噴射器110噴射燃料的情況下確保良好的燃燒。進(jìn)一步，尤其在低負(fù)荷和低速范圍中，使用缸內(nèi)噴射器110的高輸出是不必要的。因而，在有關(guān)的范圍中僅僅使用進(jìn)氣歧管噴射器120而不使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射。
進(jìn)一步，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)以外的運(yùn)轉(zhuǎn)中，或者在發(fā)動機(jī)10的怠速期間催化劑預(yù)熱狀態(tài)(異常狀態(tài))中，控制缸內(nèi)噴射器110以進(jìn)行分層充氣燃燒。通過在催化劑預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)過程引起分層充氣燃燒，促進(jìn)了催化劑的預(yù)熱，因而改進(jìn)了排氣的排放。
本實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動機(jī)(2)
以下，將描述本實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動機(jī)(2)。在發(fā)動機(jī)(2)的以下描述中，將不再重復(fù)與發(fā)動機(jī)(1)類似的構(gòu)造。
參照圖12和圖13中，"DI比率r=100%"在用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖中保持在發(fā)動機(jī)速度等于或者高于NE (1)范圍中，在用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中保持在發(fā)動機(jī)速度為NE (3)或者更高的范圍中。進(jìn)一步，除了低
速范圍之外，"DI比率r二100X"在用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中保持在負(fù)荷因子為KL (2)或者更大的范圍中，在用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中保持在負(fù)荷因子為KL (4)或者更大的范圍中。這意味著在發(fā)動機(jī)速度是預(yù)定高水平的范圍中僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射，和在發(fā)動機(jī)負(fù)荷是預(yù)定高水平的范圍中通常僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射。然而，在低速和高負(fù)荷范圍中，缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料所形成的空氣燃料混合氣混合不良，并且在燃燒室中這樣的非均質(zhì)空氣燃料混合氣會導(dǎo)致不穩(wěn)定的燃燒。因而，隨著發(fā)動機(jī)速度增大(不可能發(fā)生這樣問題)，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率增大，隨著發(fā)動機(jī)負(fù)荷增大(可能發(fā)生這樣的問題)，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率減小。缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率或者DI比率r的這些變化在圖12和圖13中十字箭頭表示。以此方式，由于不穩(wěn)定燃燒引起的發(fā)動機(jī)輸出扭矩的變化能夠得到一致。注意，這些措施適合地等同于隨著發(fā)動機(jī)的狀態(tài)朝著預(yù)定的低速范圍移動而使缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率減小，或者隨著發(fā)動機(jī)狀態(tài)朝著預(yù)定低負(fù)荷范圍移動而使缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率增大。進(jìn)一步，除了相關(guān)范圍(由圖12和圖13中所示的十字箭頭表示)以外，在僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射的范圍中(在高速側(cè)和在低負(fù)荷側(cè))，即使當(dāng)僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射時也易于獲得均質(zhì)空氣燃料混合氣。在此情況下，缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料在燃燒室內(nèi)伴隨著氣化潛熱(通過吸收來自燃燒室的熱量)而霧化。因而，空氣燃料混合氣的溫度在壓縮側(cè)降低，因而提高了防爆震性能。進(jìn)一步，隨著燃燒室的溫度降低，進(jìn)氣效率得到提高，這導(dǎo)致了高的動力輸出。
在結(jié)合圖10-圖13進(jìn)行說明的發(fā)動機(jī)10中，通過將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在進(jìn)氣行程中而實(shí)現(xiàn)均質(zhì)燃燒，通過將其設(shè)定在壓縮行程而實(shí)現(xiàn)分層充氣燃燒。即，當(dāng)缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在壓縮行程時，濃的空氣燃料混合氣能夠局部圍繞火花塞，使得對整個燃燒室中的稀空氣燃料混合氣點(diǎn)火以實(shí)現(xiàn)分層充氣燃燒。即使缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在進(jìn)氣行程，如果可以提供局部圍繞火花塞的濃的空氣混合氣，則能夠?qū)崿F(xiàn)分層充氣燃燒。
如此處所使用，分層充氣燃燒包括分層充氣燃燒，和半分層充氣燃燒。在半分層充氣燃燒中，進(jìn)氣歧管噴射器120在進(jìn)氣行程中噴射燃料以在整個燃燒室中產(chǎn)生稀的和均質(zhì)空氣燃料混合氣，然后缸內(nèi)噴射器110在壓縮行程中噴射燃料以產(chǎn)生圍繞火花塞的濃的空氣燃料混合氣使得提高燃燒狀態(tài)。這樣的半分層充氣燃燒優(yōu)選在催化劑預(yù)熱操作中，其原因如下。在催化劑預(yù)熱操作中，必須大幅度地延遲點(diǎn)火正時，并且維持良好的燃燒狀態(tài)(怠速狀態(tài))，使高溫燃燒氣體到達(dá)催化劑。進(jìn)一步，需要供給一定量的燃料。如果采用分層充氣燃燒以滿足這些要求，則燃料量將是不足的。如果采用均質(zhì)燃燒，與分層充氣燃燒的情況相比，出于維持良好燃燒目的的延遲量是小的。由于這些原因，盡管可以采用分層充氣燃燒和半分層充氣燃燒的任何一個，但是上述半分層充氣燃燒優(yōu)選在催化劑預(yù)熱操作中采用。
進(jìn)一步，在結(jié)合圖10-圖13進(jìn)行說明的發(fā)動機(jī)中，在對應(yīng)于幾乎整個
范圍的基本范圍中，缸內(nèi)噴射器110的噴射正時設(shè)定在進(jìn)氣行程中，此處，基本范圍是指除了在進(jìn)氣歧管噴射器120在進(jìn)氣行程中進(jìn)行噴射燃料和缸內(nèi)噴射器110在壓縮行程中噴射燃料的情況下(僅僅在催化劑預(yù)熱狀態(tài)下進(jìn)行)進(jìn)行半分層充氣燃燒的范圍以外的范圍。然而，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時出于使燃燒穩(wěn)定的目的暫時設(shè)定在壓縮行程中，其原因如下。
當(dāng)缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在壓縮行程時，在氣缸的溫度相對較高時，空氣燃料混合氣由所噴射的燃料冷卻。這提高了冷卻效果，并且因而提高了防爆震性能。進(jìn)一步，當(dāng)缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在壓縮行程中時，從燃料噴射到點(diǎn)火的時間是短的，這確保了所噴射燃料的噴霧氣流得到強(qiáng)化，使得燃燒速率增大。防爆震性能的改進(jìn)和燃燒速率的增大能夠防止燃燒的變化，因而燃燒的穩(wěn)定性得到提高。
應(yīng)該理解到，此處公開的實(shí)施例在每個方面是示例性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的條款限定，而不是上述的描述限定，并且意在包括本范圍內(nèi)的任何修改和與權(quán)利要求的術(shù)語等同的意義。
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權(quán)利要求
1. 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)具有將燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和將所述燃料噴入進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣口的第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，所述用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備包括控制器，其基于所述內(nèi)燃機(jī)的所需的條件控制所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)以分別分擔(dān)噴射所述燃料；和估計(jì)器，當(dāng)燃料噴射比率從所述第一或第二燃料噴射機(jī)構(gòu)沒有停止噴射燃料的狀態(tài)變化時，所述估計(jì)器對所述進(jìn)氣歧管的壁附著燃料進(jìn)行估計(jì)，其中，所述燃料噴射比率表示從所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量與噴射的燃料總量的比率，所述估計(jì)器基于所述內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷以及所述燃料噴射比率中至少一者來對所述進(jìn)氣歧管的所述壁附著燃料進(jìn)行估計(jì)，并且在使所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射量具有較高優(yōu)先級的情況下，所述控制器控制所述第一及第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，以基于所述壁附著燃料來校正燃料噴射量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備。發(fā)動機(jī)ECU執(zhí)行的程序包括以下步驟計(jì)算暖機(jī)后穩(wěn)定狀態(tài)的進(jìn)氣口壁附著量(a)(S100)；基于進(jìn)氣口壁附著量(a)計(jì)算分擔(dān)噴射穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)氣口壁附著量(b)(S110)；計(jì)算分擔(dān)噴射穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)氣口壁附著量(b)的一個循環(huán)中的差(c)(S120)；考慮發(fā)動機(jī)溫度和發(fā)動機(jī)速度進(jìn)行校正以計(jì)算過渡校正量(d)(S130)；和將過渡校正量(d)轉(zhuǎn)換成表示暫時過渡(temporal transition)的波形，以在使進(jìn)氣口噴射量具有較高優(yōu)先級的情況下進(jìn)行壁附著校正。
文檔編號F02D41/30GK101482068SQ20081018880
公開日2009年7月15日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者木野瀨賢一 申請人:豐田自動車株式會社