專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機能夠控制流入到進氣歧管中的燃料噴射狀況， 使得提升了該內(nèi)燃機的性能，而無需在氣缸內(nèi)設(shè)置將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射裝置。
背景技術(shù)：
作為一種內(nèi)燃機，已知一種在氣缸內(nèi)部設(shè)置用于將燃料直接噴射到氣缸中的直噴噴射器并且在進氣通道設(shè)置用于將燃料噴射到進氣通道中的噴口噴射器的發(fā)動機(參見 JP-A-2009-228447)。在具有直噴噴射器和噴口噴射器的發(fā)動機中，通過將高壓燃料從直噴噴射器直接噴射到氣缸中，能夠使其中燃料在火花塞周圍較稠密的空氣燃料混合氣集中。因此，由于所謂的分層稀薄燃燒，在空燃比整體上稀薄的狀態(tài)下，燃燒也是可能的，并且能夠?qū)崿F(xiàn)燃料消耗上的顯著減少。此外，利用用于冷卻進氣的燃料的氣化潛熱并且降低混合氣溫度，能夠抑制爆震的發(fā)生。此外，由于通過冷卻進氣能夠使空氣密度增大的事實，所以滿載時的進氣量增大，并且能夠提升發(fā)動機性能。此外，通過將燃料從噴口噴射器直接噴射到進氣通道，在氣缸內(nèi)部的流動弱并且混合氣的均勻化變差的低負載的驅(qū)動區(qū)域，能夠提升所述混合氣的均勻化。然而，在具有直噴噴射器和噴口噴射器的發(fā)動機中，安裝在氣缸中的直噴噴射器的頂端暴露于高溫和高壓的燃燒氣體。因此，即使當(dāng)為了提升混合氣的均勻化而從噴口噴射器噴射燃料時，為了通過燃料噴射的冷卻作用來冷卻直噴噴射器的頂端，也需要從直噴噴射器連續(xù)地噴射燃料，因而，當(dāng)前狀況不能僅僅通過噴口噴射器來進行燃料噴射。此外， 由于從直噴噴射器所噴射的部分燃料撞擊燃燒室的壁并且以液態(tài)膜的狀態(tài)燃燒，所以存在大量顆粒材料被排出的問題。此外，由于需要從直噴噴射器噴射高壓燃料，所以高壓泵的動力損失可能影響發(fā)動機性能。此外，直噴噴射器需要保證耐熱性和耐壓性。此外，由于直噴噴射器的頂端暴露于燃燒氣體，所以根據(jù)驅(qū)動條件得到的燃燒產(chǎn)物或燃料碳化物很可能堆積而產(chǎn)生沉積物，并且需要建立應(yīng)對沉積物的對策。因此，在具有直噴噴射器的內(nèi)燃機中，存在燃料噴射系統(tǒng)的成本升高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，本發(fā)明的一個有益方面是提供這樣一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機能夠維持直接將燃料噴射到氣缸中的情況下的性能，并且通過控制燃料噴射到進氣通道的狀況，能夠獲得高性能，而無需在氣缸內(nèi)部安裝直接將燃料噴射到該氣缸中的直噴噴射器。因此，本發(fā)明的另一個有益方面是提供這樣一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機包括對進氣增壓以便顯著提升輸出轉(zhuǎn)矩的增壓器，并且即使當(dāng)進氣通道的壓力比排氣通道的壓力大時，也能夠?qū)娚涞竭M氣通道中的燃料合適地噴射到氣缸中。問題的解決方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種內(nèi)燃機，包括噴射器，將燃料噴射到進氣通道中；第一噴射裝置，在進氣沖程中從噴射器噴射燃料；第二噴射裝置，在排氣沖程中從噴射器噴射燃料；比較裝置，比較進氣通道中的壓力和排氣通道中的壓力；以及噴射控制器，根據(jù)所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速、所述內(nèi)燃機的負載以及由所述比較裝置得到的壓力狀況，控制第一噴射裝置與第二噴射裝置的運行比率(operation ratio) 0在所述比較裝置判定進氣通道的壓力高于排氣通道的壓力的情況下，所述噴射控制器可以增大第一噴射裝置的運行比率。所述內(nèi)燃機可以進一步包括氣門控制器，控制關(guān)閉排氣門的時刻以及打開進氣門的時刻，并且在通過該氣門控制器關(guān)閉排氣門之前所述進氣門被控制為打開的狀態(tài)下，在關(guān)閉排氣門之后所述噴射控制器可以使第一噴射裝置工作。所述內(nèi)燃機可以被構(gòu)造成使得在進氣被增壓的情況下，所述噴射控制器可以將噴射器的燃料噴射時期設(shè)定為使得燃料不被吹入到排氣通道中。所述內(nèi)燃機可以進一步包括檢測燃壓的燃壓檢測器，并且噴射控制器可以基于由該燃壓檢測器檢測的實際燃壓來設(shè)定燃料的噴射量。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明的方面，在進氣沖程期間通過第一噴射裝置將燃料噴射到進氣通道中，并且當(dāng)進氣門打開時所述燃料流入到氣缸中。此外，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負載和燃壓，在排氣沖程期間通過第二噴射裝置將燃料噴射到進氣通道中。通過噴射控制器來控制第一噴射裝置和第二噴射裝置的運行比率。此外，根據(jù)本發(fā)明的方面，在利用第一噴射裝置的燃料噴射中，通過在打開進氣門時噴射燃料，抑制了燃料附著于壁面等，并且燃料的氣化潛熱用于冷卻進氣而不是用于冷卻具有大比熱的壁面。因此，混合氣的溫度降低并且抑制了爆震的發(fā)生，而且空氣密度增大并且在滿載時的進氣量增大。當(dāng)打開進氣門時，由噴射器噴射的燃料在氣門座與氣門頭 (氣門的傘形部)之間經(jīng)過，使得燃料直接進入到氣缸中。此外，根據(jù)本發(fā)明的方面，在利用第二噴射裝置的燃料噴射中，由于先前與進氣口中的空氣混合的燃料(混合氣)流入到氣缸中，所以在氣缸內(nèi)部的流動弱并且混合氣的均勻化變差的低負載的驅(qū)動區(qū)域中，能夠提升所述混合氣的均勻化。此外，由于噴射器安裝在進氣通道中，所以噴射器不暴露于高溫、高壓的燃燒氣體，從而變成不需要保證耐熱性和耐壓性的簡單結(jié)構(gòu)。此外，由于沒有必要噴射高壓燃料，所以不需要高壓泵，并且能夠減小由于泵的動力損失對性能的影響。此外，根據(jù)本發(fā)明的方面，由于利用比較裝置根據(jù)進氣通道和排氣通道的壓力狀況來設(shè)定噴射器的燃料噴射時期，所以燃料被可靠地供應(yīng)到氣缸中，并且能夠防止排氣性能和燃耗變差。因此，由于在不具有直接將燃料噴射到氣缸中的直噴噴射器的情況下，控制對進氣通道的燃料噴射狀況，即，由于根據(jù)驅(qū)動情況來設(shè)定進氣沖程中的燃料噴射和排氣沖程中的燃料噴射的比率，所以保持了在將燃料直接噴射到氣缸中的情況下的性能，并且能夠獲得高性能。具體地，即使當(dāng)設(shè)置用于增壓進氣的增壓器以顯著提高輸出轉(zhuǎn)矩并且進氣通道的壓力比排氣通道的壓力更大時，也能夠?qū)娚涞竭M氣通道中的燃料恰當(dāng)?shù)貒娚涞綒飧字小８鶕?jù)本發(fā)明的該方面，當(dāng)判定進氣通道的壓力高于排氣通道的壓力時，由于進氣沖程噴射裝置的運行比率增大，所以排氣沖程中的燃料噴射減少或沒有，并且能夠抑制通過進氣通道與排氣通道之間的壓力差而供應(yīng)到氣缸的燃料的變化。此外，即使當(dāng)設(shè)置了用于對進氣增壓的增壓器時，噴射到進氣通道的燃料也被可靠地噴射到氣缸中。根據(jù)本發(fā)明的方面，當(dāng)在排氣門關(guān)閉之前控制進氣門打開時，由于第一噴射裝置在關(guān)閉排氣門之后工作，所以即使在排氣門與進氣門的打開時段中形成重疊，也能可靠地防止將燃料吹入到排氣通道中。此外，第一噴射裝置在排氣門關(guān)閉之后工作的情況包括在排氣門已經(jīng)關(guān)閉之后，第一噴射裝置工作而使得燃料到達處于關(guān)閉狀態(tài)中的進氣門的一部分的情況。根據(jù)本發(fā)明的方面，當(dāng)通過增壓器對進氣增壓并且進氣通道的壓力高于排氣通道的壓力時，能夠可靠地防止將燃料吹入到排氣通道中。根據(jù)本發(fā)明的方面，根據(jù)由燃壓檢測器檢測的實際燃壓，改變第一噴射裝置和第二噴射裝置的運行比率，并且能夠根據(jù)實際驅(qū)動情況進行匹配的燃料噴射。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機，不具有將燃料直接噴射到氣缸中的直噴噴射器，通過控制到進氣通道中的燃料噴射狀況，能夠保持將燃料直接噴射到氣缸中的情況下的性能并且獲得高性能。具體地，通過包含對進氣增壓以便顯著提升輸出轉(zhuǎn)矩的增壓器，即使當(dāng)進氣通道的壓力比排氣通道的壓力高時，也能夠?qū)娚涞竭M氣通道中的燃料恰當(dāng)?shù)貒娚涞綒飧字小?br>

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的內(nèi)燃機的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出了圖1的主要部分的結(jié)構(gòu)圖。圖3是示出了根據(jù)該實施例的噴射控制功能的示意性方框圖。圖4是根據(jù)該實施例的燃料噴射的控制流程圖。圖5是根據(jù)該實施例的燃料噴射的控制流程圖。圖6是示出了根據(jù)該實施例的燃料噴射狀況與氣門操作隨著時間變化的示意圖。
具體實施例方式將參考圖1和圖2來描述本發(fā)明的內(nèi)燃機。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的整個內(nèi)燃機的示意性結(jié)構(gòu)圖，并且圖2示出了進氣口周圍的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖1和圖2所示，對于每個氣缸，火花塞3都接合于作為內(nèi)燃機的發(fā)動機主體 1(下文中，稱為“發(fā)動機”)的氣缸頭2，并且輸出高壓的點火線圈4連接于火花塞3。此外， 進氣口 5 (進氣通道)形成在每個氣缸的氣缸頭2中，并且進氣門7分別安裝在每個進氣口 5的燃燒室6側(cè)。進氣門7隨著根據(jù)發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的凸輪軸(未示出)的凸輪而被打開和關(guān)閉，因而，使得各進氣口 5和燃燒室6之間可以連通和/或阻斷。
進氣歧管9的一端連接于相應(yīng)的進氣口 5，并且該進氣歧管9與相應(yīng)的進氣口 5連通。電磁類的燃料噴射閥(噴射器)10接合于氣缸頭2或進氣歧管9，并且經(jīng)由燃料管8將燃料從燃料箱供應(yīng)到噴射器10。此外，排氣口 11形成在每個氣缸的氣缸頭2中，并且排氣門12分別安裝在相應(yīng)排氣口 11的燃燒室6側(cè)。排氣門12隨著根據(jù)發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的凸輪軸(未示出)的凸輪而被打開和關(guān)閉，因而，使得各排氣口 11和燃燒室6之間可以連通和/或阻斷。此外，排氣歧管13的一端連接于相應(yīng)排氣口 11，并且排氣歧管13與相應(yīng)排氣口 11連通。此外，由于發(fā)動機是已知的，所以省略其構(gòu)造的詳細描述。在噴射器10的上游側(cè)，進氣管14連接于進氣歧管9，并且電磁類的節(jié)氣門15接合于進氣管14，并且安裝有檢測節(jié)氣門15的氣門開度的節(jié)氣門位置傳感器16。此外，通過油門位置傳感器62來檢測施加到油門61的踩踏量，并且基于油門位置傳感器62的檢測信息來操作節(jié)氣門15。在節(jié)氣門15的上游側(cè)，安裝有用于測量進氣量的氣流傳感器17。作為該氣流傳感器17，可以使用卡門渦(Karman vortex)式的或者熱膜式的氣流傳感器。此外，在進氣歧管 9與節(jié)氣門15之間的進氣管14中安裝有調(diào)壓箱18。排氣管20連接于排氣歧管13的另一端，并且排氣循環(huán)口(EGR 口)21從排氣歧管 13分支。EGR管22的一端連接于EGR 口 21，而EGR管22的另一端連接于調(diào)壓箱18的上游部分的進氣管14。EGR閥23安裝在靠近調(diào)壓箱18的EGR管22中。通過打開EGR閥23，一部分排氣經(jīng)由EGR管22被引入到調(diào)壓箱18的上游部分的進氣管14中。結(jié)果，EGR管22和EGR閥23構(gòu)成了排氣再循環(huán)裝置(EGR單元)。EGR單元是用于使一部分排氣回流到發(fā)動機1的進氣系統(tǒng)(調(diào)壓箱18)、降低發(fā)動機1的燃燒室6中的燃燒溫度以及減少氮氧化物(NOx)的排放量的一種裝置。因此，根據(jù)EGR閥23的打開和關(guān)閉操作的開度，使一部分排氣作為一部分EGR氣體以預(yù)定的EGR率回流到進氣系統(tǒng)。此外，通過利用EGR單元使排氣回流到發(fā)動機1的進氣系統(tǒng)，能夠減少被節(jié)氣門15 限制的空氣量，即，即使當(dāng)節(jié)氣門15打開時，也能夠減少節(jié)氣門15的節(jié)氣損失，而沒有大量空氣流入。此外，即使在低速和低旋轉(zhuǎn)區(qū)域，也能夠致使在流入到燃燒室6的進氣中發(fā)生湍流。同時，在進氣歧管9中安裝有擾流片25，并且通過諸如負壓制動器這樣的致動器 26來打開和關(guān)閉該擾流片25。擾流片25由諸如蝴蝶閥或百葉閥這樣的開閉式閥門構(gòu)成，并且如圖1所示，該擾流片25使進氣通道的下半部分打開和關(guān)閉。即，通過關(guān)閉擾流片25， 在進氣通道橫截面的上側(cè)中形成開口部。因此，通過使進氣通道的橫截面變窄，在燃燒室6 的內(nèi)部發(fā)生縱向湍流。此外，在調(diào)壓箱18的上部的進氣管14處設(shè)置增壓器51。增壓器51使得發(fā)動機1 的排氣使安裝在排氣歧管13處的排氣渦輪51a旋轉(zhuǎn)。此外，通過直接連接于排氣渦輪51a 的進氣壓縮機51b的操作，空氣被壓縮并且該空氣的體積密度增大。因此，壓縮了的并且具有增大的體積密度的空氣被運送至燃燒室6。結(jié)果，進氣被增壓并且能夠增大輸出轉(zhuǎn)矩。此外，作為增壓器51，示出了排氣渦輪式增壓器。但是，能夠采用通過從發(fā)動機1 的輸出軸發(fā)送的功率而工作的增壓器或者通過電力傳動裝置的功率而工作的增壓器。此外，該增壓器51可以是通過來自曲柄的驅(qū)動力來驅(qū)動壓縮器的增壓器或者是利用排氣流驅(qū)動壓縮器的渦輪增壓器。排氣凈化催化劑55放置且安裝在與排氣歧管13相連的排氣管20中，并且通過該排氣凈化催化劑陽來凈化排氣。例如，所述排氣凈化催化劑陽是三效催化劑。例如，利用所述排氣凈化催化劑陽，當(dāng)排氣空燃比接理論空燃比(理論配比)時，排氣中含有的碳氫化合物(HC)或一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等被凈化。此外，當(dāng)排氣空燃比變成氧化性氣氛(稀空燃比)時，HC或CO被氧化而被凈化，并且存儲氧氣(O2)直到排氣空燃比變成還原性氣氛(濃空燃比)為止。此外，當(dāng)排氣空燃比變成濃空燃比時，叫被還原而被凈化，并且排出所儲存的02。于是，HC或CO被氧化而被凈化。在發(fā)動機1中，設(shè)置有可變氣門機構(gòu)63，該可變氣門機構(gòu)63任意改變進氣門7和排氣門12的升程量和升程時間(氣門工作狀態(tài))。因此，由于通過可變氣門機構(gòu)63來改變凸輪相位的事實，隨意地設(shè)定進氣門7和排氣門12的工作狀態(tài)。例如，在排氣門12關(guān)閉之前進氣門7打開，并且在排氣門12和進氣門7的打開時段中形成重疊。通過在排氣門12和進氣門7的打開時段中形成重疊，一部分進氣被吹向排氣。因此，排氣流量增大并且流入到排氣渦輪51a中的排氣量增大，并且通過增壓器51能夠增大增壓壓力。此外，通過在排氣門12和進氣門7的打開時段中具有大的重疊，即使增壓壓力恒定，也能除去氣缸內(nèi)的殘氣并且增大新氣量，從而能夠增大轉(zhuǎn)矩。此外，在燃料管8中設(shè)置有燃壓傳感器64，該燃壓傳感器檢測在噴射器10處供應(yīng)的燃料的壓力。此外，發(fā)動機1包括用于檢測曲柄角并且獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)速(Ne)的曲柄角傳感器32，以及用于檢測冷卻水溫度的水溫傳感器33。E⑶(電子控制單元)31包括輸入和輸出單元、存儲單元(ROM、RAM等)、中央處理器(CPU)、時間測錄器等等。因此，由E⑶31來綜合控制發(fā)動機1。諸如節(jié)氣門位置傳感器16、氣流傳感器17、曲柄角傳感器32、水溫傳感器33、油門位置傳感器62和燃壓傳感器64這樣的各種傳感器連接于ECU 31的輸入側(cè)，并且由各傳感器檢測的檢測信息被輸入到E⑶31的輸入側(cè)。此外，可變氣門機構(gòu)63的信息被輸入到E⑶ 31，并且進氣門7和排氣門12的升程量和升程時期的信息被發(fā)送到ECU31。同時，諸如點火線圈4、節(jié)氣門15、噴射器10的驅(qū)動單元、EGR閥23、擾流片25的致動器26以及可變氣門機構(gòu)63這樣的各種輸出裝置連接于ECU 31的輸出側(cè)。從所述各種輸出裝置，分別輸出ECU 31基于由各種傳感器檢測的檢測信息而計算出的燃料噴射量、 燃料噴射時段、點火時間、EGR閥23的工作時間和工作量、擾流片25的工作時間、進氣門7 和排氣門12的工作狀態(tài)(氣門工作狀態(tài))等?；谟筛鞣N傳感器檢測的檢測信息，將空燃比設(shè)定為合適的目標(biāo)空燃比，并且在恰當(dāng)?shù)臅r刻從噴射器10噴射根據(jù)所述目標(biāo)空燃比的燃料量。此外，將節(jié)氣門15調(diào)節(jié)為合適的開度，并且在恰當(dāng)?shù)臅r刻通過火花塞3進行火花點火。在本實施例的發(fā)動機1中，在進氣沖程期間從噴射器10噴射燃料，并且在排氣沖程期間從噴射器10噴射燃料。此外，如果在噴射的燃料到達進氣門7附近時打開該進氣門7，那么將其定義為進氣沖程噴射。而且，將進氣門7打開之前的情況定義為排氣沖程噴射。然而，實際上，存在例如由于噴射器的驅(qū)動指令而直到燃料到達進氣門7附近為止的噴射器針閥的打開延遲或者從噴射器10到進氣門7的傳輸延遲這樣的時間延遲。因此，在有些情況下，進氣沖程噴射的噴射器驅(qū)動指令是在排氣沖程期間進行的。通過在進氣門7打開的進氣沖程期間噴射燃料，抑制了燃料附著在諸如進氣門7 的進氣口 5或傘形部，并且燃料的氣化潛熱能夠用于冷卻進氣。因此，混合氣的溫度降低并且抑制了爆震的發(fā)生，并且通過增加空氣密度而增大了滿載時的進氣量。因此，即使在口噴射的情況下，也能夠最大程度地實現(xiàn)進氣的冷卻效果。如圖2所示，進行利用噴射器10的燃料噴射，使得當(dāng)進氣門7打開時燃料在進氣口 5的氣門座與進氣門7的氣門頭之間經(jīng)過，并且燃料直接進入到燃燒室6中。在這種情況下，通過挾住氣門軸并且使燃料偏心地位于圖中的上側(cè)，能夠通過由燃料噴射導(dǎo)致的流動而增大燃燒室6中的湍流。此外，通過挾住氣門軸并且將燃料偏心地位于左方向或右方向的任意一個方向上，能夠增大燃燒室6中的渦流。通過在排氣沖程期間從噴射器10噴射燃料，獲得了其中燃料和空氣在進氣口 5內(nèi)部被充分均勻化并混合的混合氣。由于噴射器10安裝在進氣口 5中，所以該噴射器10沒有被暴露于高溫和高壓的燃燒氣體，并且獲得了簡單的連接結(jié)構(gòu)而沒有必要確保耐熱性和耐壓性。此外，由于不需要噴射高壓燃料的事實，能夠使由于泵的動力損失對性能的影響最小化。因此，在不具有用于將燃料直接噴射到氣缸中的直噴噴射器的情況下，通過控制對進氣通道的燃油噴射，即，通過根據(jù)驅(qū)動狀態(tài)來設(shè)定進氣沖程中的燃料噴射與排氣沖程中的燃料噴射的比率，維持了燃料被直接噴射到氣缸中的情況下的性能，并且能夠獲得高性能。根據(jù)發(fā)動機1的驅(qū)動狀態(tài)，通過ECU 31的噴射控制裝置來設(shè)定所述進氣沖程期間的燃料噴射與所述排氣沖程期間的燃料噴射的比率。此外，當(dāng)排氣門12和進氣門7的打開時段中形成有重疊時，能夠通過增大排氣流量而使增壓器51的增壓壓力增大，并且能夠通過去除氣缸內(nèi)的殘氣來增大新氣量而使轉(zhuǎn)矩增大。此時，當(dāng)在排氣沖程期間進行燃料噴射時，該燃料亦被吹入到排氣通道中，因而，認為發(fā)生了排氣性能或燃料效率的變差。因此，在本實施例中，通過比較進氣通道的壓力與排氣通道的壓力，當(dāng)進氣由增壓器51增壓并且進氣通道的壓力高于排氣通道的壓力時，將燃料噴射時期設(shè)定為燃料不被吹入到排氣通道中的狀態(tài)。結(jié)果，當(dāng)判定進氣通道的壓力高于排氣通道的壓力時，燃料在進氣沖程時被噴射，并且在排氣沖程中的燃料噴射減少或不存在。因此，防止了燃料被吹入到排氣通道中。此外，由于在排氣門12關(guān)閉之后在進氣沖程噴射燃料的事實，所以可靠地防止了燃料被吹入到排氣通道中。在所述實施例中示出了安裝有增壓器的發(fā)動機，但是該發(fā)明的實施例，在進氣通道的壓力變得高于排氣通道的壓力的沒有增壓器的自然進氣發(fā)動機中，也是有效的。此外， 在由于進氣通道的壓力低于排氣通道的壓力或者燃料的動量高這一事實而使燃料被吹入到排氣通道中的發(fā)動機中，防止在進氣沖程中噴射燃料而引起的燃料吹動的作用也是有效的。接下來，將參考圖3至圖6來說明具體控制狀況。圖3是示出了噴射控制功能的示意性框圖，并且圖4和圖5是示出了由噴射控制裝置進行的燃料噴射的狀況的流程圖，并且圖6是示出了燃料噴射狀況與氣門操作隨時間的變化的示意圖。如圖3所示，來自曲柄角傳感器32的檢測信息的發(fā)動機轉(zhuǎn)速(Ne)、氣流傳感器17 的檢測信息、油門位置傳感器62的檢測信息、來自燃壓傳感器64的檢測信息的實際燃壓 (Preal)以及來自可變氣門機構(gòu)63的信息的相位升程信息(脈沖相位、氣門升程)被輸入到 ECU 31。E⑶31包括燃壓設(shè)定裝置71，該燃壓設(shè)定裝置71根據(jù)發(fā)動機1的發(fā)動機轉(zhuǎn)速 (Ne)和負載(進氣量等)設(shè)定燃壓(目標(biāo)燃壓P。W)，并且在該燃壓設(shè)定裝置71處所設(shè)定的目標(biāo)燃壓(P。w)被發(fā)送到噴射控制裝置72(噴射控制器)。在噴射控制裝置72中，根據(jù)目標(biāo)燃壓(P。w)、發(fā)動機1的發(fā)動機轉(zhuǎn)速(Ne)和負載(進氣量等)來設(shè)定進氣沖程噴射中的燃料噴射與排氣沖程中的燃料噴射的比率。在噴射控制裝置72中，將進氣管14 (進氣口幻的壓力與排氣管20 (排氣口 11) 的壓力相比較。這里，當(dāng)利用增壓器51對空氣增壓并且進氣管14的壓力高于排氣管20的壓力時，噴射器10的燃料噴射時期被設(shè)定為在進氣沖程時噴射燃料使得燃料不被吹入到排氣口 11中的狀態(tài)。此外，E⑶31包括進氣沖程噴射裝置73 (第一噴射裝置)和排氣沖程噴射裝置 74 (第二噴射裝置)，該進氣沖程噴射裝置73用于在進氣沖程期間從噴射器10噴射燃料， 該排氣沖程噴射裝置74用于在排氣沖程期間從噴射器噴射燃料。驅(qū)動指令從所述進氣沖程噴射裝置73和排氣沖程噴射裝置74發(fā)送到噴射器10，并且在預(yù)定的沖程時間噴射預(yù)定量的燃料。由噴射控制裝置72設(shè)定的、進氣沖程噴射中的燃料噴射與排氣沖程中的燃料噴射之間的比率的信息被發(fā)送到進氣沖程噴射裝置73和排氣沖程噴射裝置74。此外，根據(jù)所述比率信息，將驅(qū)動指令從進氣沖程噴射裝置73和排氣沖程噴射裝置74發(fā)送到噴射器 10。接下來，將參考圖4至圖6來說明具體的處理狀況。如圖4所示，如果處理開始，則在步驟S 1中，由發(fā)動機轉(zhuǎn)速(Ne)和油門開度 (θ aps)計算目標(biāo)轉(zhuǎn)矩(T。w)。在步驟S2中，從ECU Map圖中讀取和設(shè)定目標(biāo)進氣門打開時段(9i())和目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段(θ J。在步驟S3中，讀取進氣管壓力(Pin)，S卩，進氣通道的壓力，以及排氣管壓力(Pra)，即，排氣通道的壓力。進氣管壓力(Pin)和排氣管壓力(Pra) 可以是由壓力傳感器檢測的檢測信息，并且可以是ECU 31基于氣流傳感器17等的檢測信息而計算出的值(推定值)。在步驟S4中，判定進氣管壓力(Pin)是否大于等于排氣管壓力(Pex)(比較裝置)。 當(dāng)在步驟S4中判定進氣管壓力(Pin)大于等于排氣管壓力(PinSPrai)時，在步驟5中，判定目標(biāo)進氣門打開時段(θ J是否小于目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段(Θ J。在這種情況下，當(dāng)活塞的壓縮上止點是0°時，進氣下止點是-180°、進氣上止點是-360°，并且排氣下止點是-540°，將目標(biāo)進氣門打開時段(θ J的角度值的大小與目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段(ej 的角度值的大小相比較。在步驟S5中，當(dāng)判定目標(biāo)進氣門打開時段(θ J小于目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段(θ J 時，即，如圖6所示，當(dāng)判定目標(biāo)進氣門打開時段(θ io)比目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段(θ J短時，判定在進氣門7和排氣門12的打開時段中形成重疊。因而，行進到圖5的流程圖(A)，將在進氣沖程時噴射燃料的狀態(tài)下的噴射器10的燃料噴射時期設(shè)定為使得燃料不被吹到排氣 Π 11。下面，將在圖5的流程圖中描述上述內(nèi)容的細節(jié)。然而，關(guān)于上述內(nèi)容，簡要地，當(dāng)由于例如進氣被增壓器51增壓這樣的事實而使進氣通道的壓力高于排氣通道的壓力時， 在進氣沖程時噴射燃料，在排氣沖程時噴射的燃料噴射減少或不存在，并且存在防止將燃料吹入到排氣通道中的控制。此外，在排氣門12關(guān)閉之后在進氣沖程時噴射燃料，并且進行控制，以可靠地防止燃料被吹入到排氣通道中。相比之下，在步驟S4中，當(dāng)判定進氣管壓力(Pin)低于排氣管壓力(Pex)，即，當(dāng)判定進氣管壓力(Pin)小于排氣管壓力(Prai)時，過程行進到圖5的流程圖(B)，并且將噴射器 10的燃料噴射時期設(shè)定為使得燃料不被吹入到排氣口 11中。此外，在步驟S5中，當(dāng)判定目標(biāo)進氣門打開時段(θ^不小于目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段(θ J時，S卩，當(dāng)判定目標(biāo)進氣門打開時段(θ J大于目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段(θ J時，判定進氣管壓力(Pin)高或者在排氣門12和進氣門7的打開時段中沒有形成重疊。然后，過程行進到圖5的流程圖(B)，并且將噴射器10的燃料噴射時期設(shè)定為使得燃料不被吹入到排氣口 11中。此外，下面，將在圖5的流程圖中描述上述內(nèi)容的細節(jié)。然而，關(guān)于上述內(nèi)容，簡單地，在進氣沖程期間的燃料噴射比率下降，并且進行控制，使得根據(jù)驅(qū)動狀態(tài)在進氣沖程和排氣沖程中噴射燃料。在步驟S5中，當(dāng)判定目標(biāo)進氣門打開時段(θ^不小于目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段 (θ J時，進氣管壓力(Pin)大于等于排氣管壓力(Prai)，并且在排氣門12和進氣門7的打開時段中形成重疊，于是，過程進行到圖5(A)的流程圖的步驟S6。在步驟S6中，從ECU Map 圖中讀取并設(shè)定目標(biāo)燃壓(P。w)和目標(biāo)進氣沖程噴射率(Rin %)o目標(biāo)進氣沖程噴射率 (Rin % )是100%，S卩，可以優(yōu)選僅僅通過進行進氣沖程噴射而使得沒有排氣沖程中的燃料噴射。此時，E⑶MAP圖是根據(jù)將燃料吹入到排氣口 11中的狀態(tài)而設(shè)定的MAP圖，并且目標(biāo)燃壓(p。w)被設(shè)定為pbl。w。如下所述，將pbl。w設(shè)定為這樣的值，該值大于等于在燃料不被吹入到排氣口 11中的狀態(tài)下的Map圖的燃壓(Pn。bl。w) (Pbl。w彡P(guān)n。bl。w)。此外，將目標(biāo)進氣沖程噴射率(Rin)設(shè)定為Rbl。w。如下所述，將Rbl。w設(shè)定為這樣的值，該值大于等于在燃料不被吹入到排氣口 11中的情況下的Map圖的進氣沖程噴射率(Rn。bl。w) (Rblow彡Rnoblow)。在步驟S7中，從E⑶MAP圖中讀取并設(shè)定進氣沖程噴射終止時間(Qraii)和排氣沖程噴射開始時間(θ soie)。此時，E⑶MAP圖是根據(jù)燃料被吹入到排氣口 11中的狀態(tài)而設(shè)定的Map圖。在燃料噴射中，進氣沖程噴射終止時間(Qraii)和排氣沖程噴射開始時間 (θ soie)是固定的，而進氣沖程噴射開始時間(θ soii)和排氣沖程噴射終止時間(θ eoie)是可變的。例如，如圖6所示，通過僅僅進行進氣沖程噴射而使得沒有排氣沖程中的燃料噴射，并且優(yōu)選在排氣門12關(guān)閉之后進行進氣沖程的噴射時段。即，優(yōu)選進氣沖程噴射開始時間(θ soii)晚于或等于排氣門12的打開時間(θ J。同此，當(dāng)進氣門7在排氣門12關(guān)閉之后打開時在進氣沖程噴射燃料，并且燃料流入到氣缸中而不附著于壁面。因此，可靠地防止了燃料被吹入到排氣通道中。接下來，過程進行到步驟S8，并且由燃壓傳感器64檢測實際燃壓(Preal)。然后，在步驟S9中，計算并且設(shè)定目標(biāo)節(jié)氣門開度(etps)和目標(biāo)燃料噴射量0i。w)、進氣沖程噴射時段(Dfi)和排氣沖程噴射時段(Dfe)，并且返回。結(jié)果，根據(jù)實際燃壓(PMal)來控制進氣沖程的燃料噴射和排氣沖程的燃料噴射，使得燃料不會被吹入到排氣通道中。另一方面，在圖4所示的流程圖的步驟S4中，當(dāng)判定進氣管壓力(Pin)低于排氣管壓力(Pra)時，過程進行到圖5的流程圖的步驟S10。此外，在步驟S5中，當(dāng)判定目標(biāo)進氣門打開時段(θ i0)不小于目標(biāo)排氣門關(guān)閉時段(θ J時，在排氣門12和進氣門7的打開時段中不形成重疊，并且過程進行到圖5的流程圖(B)的步驟S10。如圖5所示，在步驟SlO中，從E⑶MAP圖中讀取并設(shè)定目標(biāo)燃壓(P。w)和目標(biāo)進氣沖程噴射率(Rin :%)o此時，ECU MAP圖是根據(jù)燃料不被吹入到排氣口 11中的狀態(tài)而設(shè)定的Map圖，并且目標(biāo)燃壓(P。bj)被設(shè)定為？_1( 。如上所述，將Pn。bl。w設(shè)定為這樣的值，該值小于等于在燃料不被吹入到排氣口 11中的狀態(tài)下的Map圖的燃壓(Pbl。w) (Pblow^Pnoblow)。 此外，將目標(biāo)進氣沖程比率(Rin)設(shè)定為Rn。bl。w。如上所述，將Rn。bl。w設(shè)定為這樣的值，該值小于等于在燃料不被吹入到排氣口 11中的情況下的Map圖的進氣沖程噴射比率(Rbl。w)
(Rblow ^ ^noblow)。在步驟S 11中，從E⑶MAP圖中讀取并設(shè)定進氣沖程噴射終止時間(θ eoii)和排氣沖程噴射開始時間(θ soie)。此時，E⑶MAP圖是根據(jù)燃料不被吹入到排氣口 11中的狀態(tài)而設(shè)定的Map圖。在燃料噴射中，進氣沖程噴射終止時間(θ eoii)和排氣沖程噴射開始時間(θ soie)是固定的，而進氣沖程噴射開始時間(θ soii)和排氣沖程噴射終止時間(θ eoie) 是可變的。接下來，過程進行到步驟S8，并且由燃壓傳感器64檢測實際燃壓(Preal)。然后，在步驟S9中，計算并且設(shè)定目標(biāo)節(jié)氣門開度(etps)和目標(biāo)燃料噴射量0i。w)、進氣沖程噴射時段(Dfi)和排氣沖程噴射時段(Dfe)，并且返回。結(jié)果，在燃料不被吹入到排氣通道中的狀態(tài)下，根據(jù)實際燃壓(Pral)來控制進氣沖程的燃料噴射和排氣沖程的燃料噴射。在如上所述的發(fā)動機1中，由于在不具有直接將燃料噴射到氣缸中的直噴噴射器的情況下控制從噴射器10到進氣通道的燃料噴射狀況和燃壓，即，根據(jù)驅(qū)動情況來設(shè)定進氣沖程中的燃料噴射與排氣沖程中的燃料噴射之間的比率以及燃壓，所以實現(xiàn)了排氣、燃料效率和輸出的最優(yōu)化。因此，在高負載區(qū)域，能夠獲得例如，在通過在進氣沖程噴射燃料而將燃料直接噴射到氣缸的情況下維持進氣冷卻狀態(tài)和提升填充效率的狀態(tài)，以及抑制爆震等這樣的高性能。此外，在低負載區(qū)域，在燃料泵的動力損失減小的情況下，能夠防止由于在排氣沖程時將燃料噴射到進氣通道中而使混合變差。此外，當(dāng)由于例如進氣被增壓器51增壓的事實而判定進氣通道的壓力高于排氣通道的壓力時，在進氣沖程噴射燃料，并且在排氣沖程時噴施的燃料噴射減少或不存在，并且燃料不會被吹入到排氣通道中。此外，在排氣門12關(guān)閉之后在進氣沖程時噴射燃料，并且能夠可靠地防止將燃料吹入到排氣通道中。因此，即使當(dāng)具有用于對進氣增壓的增壓器51而使得顯著提升輸出轉(zhuǎn)矩時，如果與排氣通道的壓力相比進氣通道的壓力更高，并且如果對進氣門7和排氣門12的打開時段設(shè)定大重疊時，也能夠?qū)娚涞竭M氣通道中的燃料適當(dāng)?shù)貒娚涞綒飧字?。因此，能夠防止由于未燃燃料被吹入到進氣通道中的事實而發(fā)生的排氣性能或燃料效率變差。
本發(fā)明可以應(yīng)用于內(nèi)燃機的工業(yè)領(lǐng)域中，其中無需將燃料直接噴射到氣缸中就能夠通過控制燃料噴射到進氣通道的情況來提升性能。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機，包括噴射器，該噴射器將燃料噴射到進氣通道中；第一噴射裝置，該第一噴射裝置在進氣沖程中從所述噴射器噴射燃料； 第二噴射裝置，該第二噴射裝置在排氣沖程中從所述噴射器噴射燃料； 比較裝置，該比較器比較進氣通道中的壓力和排氣通道中的壓力；以及噴射控制器，該噴射控制器根據(jù)所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速、所述內(nèi)燃機的負載以及由所述比較裝置得到的壓力狀況，控制所述第一噴射裝置與所述第二噴射裝置的運行比率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中，在所述比較裝置判定所述進氣通道的壓力高于所述排氣通道的壓力的情況下，所述噴射控制器增大所述第一噴射裝置的運行比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機，還包括氣門控制器，該氣門控制器至少控制關(guān)閉排氣門的時刻以及打開進氣門的時刻， 其中，在通過所述氣門控制器關(guān)閉所述排氣門之前所述進氣門被控制為打開的狀態(tài)下，在關(guān)閉所述排氣門之后所述噴射控制器使所述第一噴射裝置工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中，在進氣被增壓的狀態(tài)下，所述噴射控制器將所述噴射器的燃料噴射時期設(shè)定為使得燃料不被吹入到所述排氣通道中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項所述的內(nèi)燃機，還包括 燃壓檢測器，該燃壓檢測器檢測燃壓，其中，所述噴射控制器基于由所述燃壓檢測器檢測的實際燃壓來設(shè)定燃料的噴射量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機，包括將燃料噴射到進氣通道中的噴射器。第一噴射裝置在進氣沖程中從所述噴射器噴射燃料。第二噴射裝置在排氣沖程中從所述噴射器噴射燃料。比較裝置比較進氣通道中的壓力和排氣通道中的壓力。噴射控制器根據(jù)所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速、負載以及由所述比較裝置得到的壓力狀況，控制所述第一噴射裝置與所述第二噴射裝置的運行率。
文檔編號F02D41/30GK102287280SQ20111008442
公開日2011年12月21日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
發(fā)明者田中大 申請人:三菱自動車工業(yè)株式會社