專利名稱：缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，可進(jìn)行燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率的控制。
裝有火花塞的內(nèi)燃機(jī)的最新發(fā)展包括將燃油直接噴入缸內(nèi)的發(fā)動機(jī)，即所謂缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)(以下簡稱“缸內(nèi)噴射發(fā)動機(jī)”)。對于這種缸內(nèi)噴射發(fā)動機(jī)需通過各燃油噴射閥(噴射器)在最適宜燃燒的噴射時(shí)刻進(jìn)行燃油的噴射。
例如，為了得到大功率輸出，需在每個(gè)進(jìn)氣沖程實(shí)現(xiàn)燃油的噴射(進(jìn)氣沖程噴射方式)，以便能在整個(gè)缸內(nèi)充分達(dá)到燃油與空氣的混合，也稱“預(yù)混合”，從而確定一個(gè)最佳的空氣/燃油比(理想配比狀態(tài)或富化狀態(tài))。當(dāng)然要防止燃油的過早噴射，因?yàn)檫@種過早的燃油噴射時(shí)刻造成所噴燃油對活塞的沖擊，可使燃燒變差，對廢氣的質(zhì)量有不利的影響。
在這種進(jìn)氣沖程噴射方式下，還可能實(shí)行稀燃，即預(yù)混的稀燃，這對于耗油量來說比功率輸出更重要。特別要述及的是，將進(jìn)氣道和活塞上壁的形狀設(shè)定成使被引入的氣流受到導(dǎo)引而形成層狀豎向渦流，即所謂滾流。即使由于將火花塞附近的空氣/燃油比控制在能夠較易引燃的水平，而使總空氣/燃油比較高，也可使噴入這種滾流的燃油燃燒。
另外，還考慮以被控制在極稀水平的總空氣/燃油比實(shí)行分層燃燒(超稀燃燒)。在這種分層燃燒情況下，使燃油在每個(gè)壓縮沖程被噴入(壓縮沖程噴入方式)，再沿活塞上壁的曲面被引導(dǎo)，像上述情況一樣聚集在火花塞周圍，而不是被混合。上述燃油噴射使得能夠形成富油空氣/燃油比的空氣-燃油混合，在火花塞附近實(shí)現(xiàn)相對容易的點(diǎn)火，并能在其它區(qū)域形成極稀空氣/燃油比的空氣-燃油混合。上述燃油噴射可達(dá)到極好的耗油量。
在這種發(fā)動機(jī)的壓縮沖程噴入方式下，旨在通過噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間的最佳選擇改善耗油量的嘗試將促使降低燃燒的穩(wěn)定性，并因此而增加廢氣中的NOx。另外，廢氣回流率的降低導(dǎo)致改善燃燒的穩(wěn)定性，但傾向于導(dǎo)致廢氣中NOx的增加。也就是說，通過本發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，耗油量處于一種與燃燒穩(wěn)定性及廢氣清潔度的協(xié)調(diào)關(guān)系中。
因此，根據(jù)工作狀態(tài)，以最佳的配合組合方式設(shè)定噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間及廢氣回流率，使得在正常工作期間，耗油量、燃燒穩(wěn)定性以及NOx的減小率得到很好的平衡。但考慮到與發(fā)動機(jī)的使用環(huán)境、所用燃油和/或發(fā)動機(jī)自身的情況有關(guān)，可使燃燒穩(wěn)定性降低，從而造成燃燒的波動，或者在有些情況下甚至點(diǎn)火不良。
作為一種對這種燃燒波動或點(diǎn)火不良的防范措施，例如在日本專利申請未審公開平7-18375中提出一種譬如對狄塞爾發(fā)動機(jī)而言，以在發(fā)生點(diǎn)火不良的情況下延遲燃油噴射時(shí)間為特色的方法。
對于所謂進(jìn)氣口噴射型的稀燃發(fā)動機(jī)來說，每個(gè)進(jìn)氣管都配有一個(gè)噴射器，有一種方法，它涉及在發(fā)生燃燒波動時(shí)降低空氣/燃油比(濃縮)，因?yàn)榭蓪⑷紵牟▌託w因于過高的空氣/燃油比(換句話說，即過稀的燃油濃度)。
不過，在上述任何一種方法中，均未涉及如上述的在缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程噴射方式下點(diǎn)火時(shí)間與燃油噴射時(shí)間之間的關(guān)系。作為在缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程噴射方式下燃燒波動的防范措施，僅用上述方法中的每一種都包含比如因過分延遲點(diǎn)火而發(fā)生更頻繁的點(diǎn)火不良問題。
通過本發(fā)明人的研究還揭示，可將在缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程噴射方式下的燃燒波動歸因?yàn)橛苫鸹ㄈ捌渲車鷧^(qū)域被燃油沾污所致的不完全燃燒。于是，一種只通過濃縮空氣/燃油比來減小在缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程噴射方式下燃燒波動的嘗試，伴隨有一個(gè)問題，即隨著火花塞受到未霧化燃油的沾污，更多的不完全燃燒趨于發(fā)生。上述各方法中無論哪一種都未使一切建議與如何平衡有關(guān)耗油量、燃燒穩(wěn)定性的保證和NOx減少的改善有關(guān)。
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，在缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程噴射方式中，它保證燃燒的穩(wěn)定性和廢氣的清潔特性，同時(shí)促進(jìn)耗油量的改善。
于是，按照本發(fā)明的缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，作為燃油噴射方式，它可以根據(jù)工作狀態(tài)選擇主要在進(jìn)氣沖程進(jìn)行燃油噴射的進(jìn)氣沖程噴射方式，或者選擇主要在壓縮沖程進(jìn)行燃油噴射的壓縮沖程噴射方式，所述系統(tǒng)包括一個(gè)燃油噴射閥，用于將燃油直接噴入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室；一個(gè)布置在燃燒室內(nèi)的火花塞；廢氣回流系統(tǒng)，用于將內(nèi)燃機(jī)的部分廢氣回流到內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)；燃燒波動檢測裝置，用于檢測內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒的波動情況；燃油噴射時(shí)間控制裝置，用于根據(jù)內(nèi)燃機(jī)正常工作期間對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)而預(yù)定目標(biāo)燃油噴射時(shí)間，控制燃油噴射閥的燃油噴射時(shí)間；點(diǎn)火時(shí)間控制裝置，用于根據(jù)內(nèi)燃機(jī)正常工作期間對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)而預(yù)定的目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間，控制火花塞的點(diǎn)火時(shí)間；以及廢氣回流率控制裝置，用于根據(jù)內(nèi)燃機(jī)正常工作期間對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)而預(yù)定的目標(biāo)廢氣回流率，控制廢氣回流系統(tǒng)的廢氣回流率；從而在壓縮沖程噴射方式期間，可以根據(jù)燃燒波動檢測裝置的檢測結(jié)果至少校正燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率中的一個(gè)，使燃燒波動減小。
在缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程噴射方式中，由于上述特點(diǎn)的緣故，可確保燃燒的穩(wěn)定性，而促進(jìn)改善耗油量，并因此一起實(shí)現(xiàn)耗油量的改善、燃燒穩(wěn)定性及廢氣清潔度的改善。
在壓縮沖程噴射方式中，根據(jù)燃燒波動檢測裝置檢測的結(jié)果至少可使點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率優(yōu)先得到修正。這就能夠確保避免燃燒穩(wěn)定性和廢氣質(zhì)量的變差，同時(shí)保證耗油量的改善。
在壓縮沖程噴射方式期間，根據(jù)燃燒波動檢測裝置檢測的結(jié)果至少可使燃油噴射時(shí)間和廢氣回流率優(yōu)先得到修正，以便燃燒的波動得以減小。這就能夠確保避免燃燒穩(wěn)定性和廢氣質(zhì)量的變差，同時(shí)保證耗油量的改善。
在壓縮沖程噴射方式期間，根據(jù)燃燒波動檢測裝置檢測的結(jié)果至少可使燃油噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間優(yōu)先得到修正，以便燃燒的波動得以減小。這就能夠確保燃燒穩(wěn)定性并促使耗油量的改善，并因此而在高水平上實(shí)現(xiàn)耗油量的改善、燃燒穩(wěn)定性及廢氣清潔性的改善。
在選擇壓縮沖程噴射方式期間，根據(jù)燃燒波動檢測裝置檢測的結(jié)果可使燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率優(yōu)先得到修正，以便燃燒的波動得以減小。這就能夠確保燃燒的穩(wěn)定性，同時(shí)促進(jìn)耗油量的改善，并因此而在非常高的水平上一起實(shí)現(xiàn)耗油量的改善、燃燒穩(wěn)定性及廢氣清潔性的改善。
在通過燃油噴射時(shí)間控制裝置進(jìn)行控制時(shí)，最好能只按第一預(yù)定值在燃燒波動檢測裝置檢測的燃燒波動時(shí)延遲燃油噴射時(shí)間；在通過點(diǎn)火時(shí)間控制裝置進(jìn)行控制時(shí)，最好能只按第二預(yù)定值在燃燒波動檢測裝置檢測的燃燒波動時(shí)延遲點(diǎn)火時(shí)間；而在通過廢氣回流率控制裝置進(jìn)行控制時(shí)，最好能按一預(yù)定的量在燃燒波動檢測裝置檢測的燃燒波動時(shí)減少廢氣回流率。這就能夠確保燃燒的穩(wěn)定性，同時(shí)促進(jìn)耗油量的改善，并因此而在非常高的水平上一起實(shí)現(xiàn)耗油量的改善、燃燒穩(wěn)定性及廢氣清潔性的改善，并進(jìn)一步簡化控制邏輯。
當(dāng)盡管修正，卻不使內(nèi)燃機(jī)的燃燒波動減小時(shí)，可將燃油噴射方式從壓縮沖程噴射方式轉(zhuǎn)換成進(jìn)氣沖程噴射方式。即使在壓縮沖程噴射方式下不能使燃燒穩(wěn)定，這也能夠確實(shí)地穩(wěn)定燃燒。
在進(jìn)氣沖程噴射方式期間，可根據(jù)燃燒波動檢測裝置檢測的結(jié)果，由空氣/燃油比控制裝置使要被加給內(nèi)燃機(jī)的空氣-燃油混合的目標(biāo)空氣/燃油比得到修正。這就能夠相對于每次燃油噴射方式實(shí)行最佳控制，因?yàn)樵谶M(jìn)氣沖程噴射方式中，利用與壓縮沖程噴射方式中所用裝置不同的控制裝置實(shí)現(xiàn)燃燒穩(wěn)定性的改善。
最好將目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間設(shè)定在或者接近適合于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的最佳耗油量的時(shí)間。這就能夠確保燃燒的穩(wěn)定性，同時(shí)造成耗油量的改善，并進(jìn)而在較高的水平平衡耗油量改善、確保燃燒的穩(wěn)定性及廢氣的清潔性。
在由燃燒波動檢測裝置檢測燃燒波動時(shí)，最好能將燃油噴射時(shí)間的修正值和點(diǎn)火時(shí)間的修正值設(shè)定為實(shí)質(zhì)上為同一個(gè)值。這就能夠產(chǎn)生上述各種效果或者有助于全面簡化控制邏輯。
在由燃燒波動檢測裝置檢測燃燒波動時(shí)，最好能將燃油噴射時(shí)間的延遲值、點(diǎn)火時(shí)間的延遲值以及廢氣回流率的減少量設(shè)定為與內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)相對應(yīng)。這就在發(fā)生燃燒波動時(shí)能嚴(yán)格地實(shí)行延遲控制，從而能確實(shí)地產(chǎn)生上述各種效果或優(yōu)點(diǎn)。
最好能給內(nèi)燃機(jī)設(shè)置多個(gè)汽缸，并對每個(gè)汽缸，都由燃燒波動檢測裝置檢測燃燒波動，由燃油噴射時(shí)間控制裝置實(shí)行燃油噴射時(shí)間的延遲控制，和由點(diǎn)火時(shí)間控制裝置實(shí)行點(diǎn)火時(shí)間的延遲控制，這就能夠在檢測燃燒波動時(shí)單獨(dú)實(shí)行每個(gè)汽缸的特定且充分的延遲控制，從而能確實(shí)地產(chǎn)生上述各種效果或優(yōu)點(diǎn)。
所述燃燒波動檢測裝置最好能確定內(nèi)燃機(jī)中點(diǎn)火不良的發(fā)生。這使得能夠檢測點(diǎn)火不良，這種點(diǎn)火不良可能妨礙發(fā)動機(jī)工作，因而可能有損于駕駛性能。


圖1是根據(jù)本發(fā)明缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)一種實(shí)施例描述其控制系統(tǒng)的示意方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)一種實(shí)施例說明其控制系統(tǒng)控制細(xì)節(jié)(其中燃油噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間均被延遲)的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)一種實(shí)施例表示其控制系統(tǒng)的控制圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例說明在控制系統(tǒng)的控制下，處于壓縮沖程噴射方式的缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)特性的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例說明在控制系統(tǒng)的控制下，處于壓縮沖程噴射方式的缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)特性的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)一種實(shí)施例說明其控制系統(tǒng)控制細(xì)節(jié)(其中燃油噴射時(shí)間和/或點(diǎn)火時(shí)間的延遲控制和廢氣回流率的減小控制均被執(zhí)行)的流程圖。
以下將參照附圖描述本發(fā)明的一種具體實(shí)施例。圖1至圖5說明本發(fā)明缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)一種實(shí)施例的控制系統(tǒng)以及該控制系統(tǒng)的特性，圖1是該控制系統(tǒng)的示意方框圖。
如圖1所示，在這種使用了本實(shí)施例的控制系統(tǒng)的缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)(以下簡稱“發(fā)動機(jī)”)中，活塞3被布置于在汽缸體1中形成的汽缸2內(nèi)，燃油噴射閥(噴射器)5被安排在燃燒室4內(nèi)，并被限定于活塞3的上方。燃油噴射閥5的噴嘴5A正對著燃燒室4，以便能將燃油直接噴入燃燒室4。
活塞3的上壁上形成一彎曲的凹進(jìn)部分3A，以便經(jīng)進(jìn)氣口8引入的空氣有如縱向渦流那樣流動。噴射器5被安排在燃燒室4的頂部4A，形成于汽缸蓋6上?；鸹ㄈ?也被安排在燃燒室的頂部4 A。尤其是，按這樣的位置關(guān)系來布置這些噴射器5和火花塞7，即允許在進(jìn)氣沖程中經(jīng)噴射器5噴射的燃油與經(jīng)進(jìn)氣口8引入的空氣流一起流到火花塞7的發(fā)火部分7A附近。當(dāng)在壓縮沖程中噴射燃油時(shí)，允許如此噴射的燃油在彎曲的凹進(jìn)部分3A的引導(dǎo)下流動，然后再會聚到火花塞7的發(fā)火部分7A周圍。
圖1中還表示進(jìn)氣閾9、排氣口10和排氣閥11。
另外，廢氣回流通道12借助廢氣回流閥13使上述排氣口與上述進(jìn)氣口的上游側(cè)聯(lián)系。廢氣回流閥13是步進(jìn)電機(jī)型的，可根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)改變它的開啟。通過像所需要的那樣多個(gè)步段驅(qū)動這種電機(jī)，使廢氣回流率得到改變。通過如此的廢氣回流通道12和廢氣回流閥13，使廢氣回流系統(tǒng)的構(gòu)成能將發(fā)動機(jī)的部分廢氣回流到進(jìn)氣系統(tǒng)。附帶要說的是，操縱廢氣回流閥13的控制機(jī)構(gòu)并不限于步進(jìn)電機(jī)型的控制機(jī)構(gòu)，也可以采用其它類型的控制機(jī)構(gòu)，如電磁線圈類型。
由電子控制單元(ECU)20控制噴射器5、火花塞7和廢氣回流閥13的動作。因此，ECU20是在內(nèi)部提供一種根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間控制噴射器5的燃油噴射時(shí)間的功能元件(燃油噴射時(shí)間控制裝置)21、一種根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)噴射時(shí)間控制火花塞7點(diǎn)火時(shí)間的功能元件(點(diǎn)火時(shí)間控制裝置)22、一種根據(jù)預(yù)設(shè)的廢氣回流率控制廢氣回流閥13開啟的功能元件(廢氣回流率控制裝置)25，以及一種根據(jù)預(yù)設(shè)的空氣/燃油比控制來自噴射器5的燃油噴射率的功能元件(空氣/燃油比控制裝置)26。
燃油噴射時(shí)間控制裝置21根據(jù)相應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)，即內(nèi)燃機(jī)正常燃燒時(shí)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷及發(fā)動機(jī)的速度而預(yù)設(shè)的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間來控制噴射器5的動作。
另一方面，點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22根據(jù)相應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)，即內(nèi)燃機(jī)正常燃燒時(shí)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷及發(fā)動機(jī)的速度而預(yù)設(shè)的目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間來控制噴射器5的動作。
另外，廢氣回流率控制裝置25根據(jù)相應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)，即內(nèi)燃機(jī)正常燃燒時(shí)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷及發(fā)動機(jī)的速度而預(yù)設(shè)的目標(biāo)廢氣回流率來控制廢氣回流閥13的動作。
此外，空氣/燃油比控制裝置26根據(jù)相應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)，即內(nèi)燃機(jī)正常燃燒時(shí)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷及發(fā)動機(jī)的速度而預(yù)設(shè)的目標(biāo)空氣/燃油比來控制噴射器5的動作。
現(xiàn)在根據(jù)圖4和圖5，描述目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間和目標(biāo)廢氣回流率。在發(fā)動機(jī)速度Ne、燃油噴射率、節(jié)氣門開度及廢氣回流率(如50％)都保持恒定的情況下，耗油量和燃燒穩(wěn)定性相對于燃油噴射完成的時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間的特性可被表示為圖4所示那樣，同樣，廢氣中NOx排出物的比率相對于燃油噴射完成的時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間的特性可被表示為圖5所示那樣。
根據(jù)圖4和圖5描述的壓縮沖程噴射方式的特性，圖4中的A1、A2和A3是表示耗油量大小的恒值線，按照A1、A2、A3的順序，耗油量變得更好些(換句話說，變得節(jié)省燃油更多)，并且在被表示為“最佳油耗點(diǎn)”處，耗油量為最好。另一方面，B1、B2、B3和B4是表示燃燒穩(wěn)定性水平的恒值線，并且按照B1、B2、B3、B4的順序，燃燒穩(wěn)定性變得越高些。
圖5還以實(shí)線表示在類似于圖4的情況下，相對于燃油噴射完成的時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間，廢氣中NOx排出物的比率。它表明點(diǎn)火時(shí)間的提前造成更早的燃燒，并因此造成廢氣中更大的NOx排出物比率，而且還表明較早的燃油噴射完成時(shí)間導(dǎo)致空氣-燃油混合分層作用的降低，從而導(dǎo)致更大的NOx排出物比率。按照C1、C2、C3、C4的順序，NOx排出比率減少。
又用虛線表示相對于燃油噴射完成時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間的燃燒穩(wěn)定性，這類似于圖4和圖5中實(shí)線所表示的那些，并且在類似的發(fā)動機(jī)速度Ne、燃油噴射率、節(jié)氣開門度條件下(除了廢氣回流率被減小，如為30％)被得到。圖4中的b1、b2、b3、b4為表示燃燒穩(wěn)定性大小的恒值線，而且每個(gè)值都表示與B1、B2、B3、B4上述燃燒穩(wěn)定性水平同樣的燃燒穩(wěn)定性。即使燃油噴射完成的時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間保持不變，廢氣回流率的減小也導(dǎo)致燃燒穩(wěn)定性更高。
另外，圖5中以虛線表示相對于燃油噴射完成時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間廢氣中NOx排出物的比率。按照c1、c2、c3、c4的順序，NOx排出比率減少，而且每個(gè)NOx排出物的比率都表示與上述C1、C2、C3、C4同樣的NOx排出比率。即使燃油噴射完成的時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間保持不變，廢氣回流率的減小也導(dǎo)致NOx排出物比率增大。
如圖4和圖5所示，以提供最好耗油量狀態(tài)的方式設(shè)定燃油噴射完成的時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率，無需對燃燒穩(wěn)定性和NOx減小率保證補(bǔ)償。因此，必須提供負(fù)荷-轉(zhuǎn)速圖，按照發(fā)動機(jī)負(fù)荷(如節(jié)氣門開度)和發(fā)動機(jī)速度Ne，將燃油噴射完成的時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率標(biāo)繪于其中，以分別平衡耗油量、燃燒穩(wěn)定性和NOx的減小率，然后再進(jìn)行燃油噴射控制、噴射時(shí)間控制和廢氣回流控制。無需多說，當(dāng)涉及到耗油量時(shí)，最好將燃油噴射完成的時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間設(shè)定在接近相應(yīng)于最佳耗油量點(diǎn)的時(shí)間。
基本上只需根據(jù)燃油噴射完成的時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間、和耗油量為最好時(shí)的廢氣回流率，也即根據(jù)燃油噴射完成的時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間、和給出最佳耗油量點(diǎn)的廢氣回流率，確定目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間和目標(biāo)廢氣回流率。
每當(dāng)發(fā)動機(jī)速度Ne、燃油噴射率、節(jié)氣門開度和/或廢氣回流率改變時(shí)，這種最佳耗油量點(diǎn)也相應(yīng)于它或它們的改變而變化。由于總是根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷(平均有效制動壓力Pe最為適宜，但節(jié)氣門開度或加速行程也是可用的)和發(fā)動機(jī)速度Ne控制燃油噴射率和廢氣回流率，所以最好按照發(fā)動機(jī)負(fù)荷(節(jié)氣門開度或加速行程)和發(fā)動機(jī)速度Ne設(shè)定最佳耗油量點(diǎn)。
因此，分別將相對于發(fā)動機(jī)負(fù)荷和發(fā)動機(jī)速度繪制的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間、目標(biāo)廢氣回流率和目標(biāo)空氣/燃油比的圖儲存在燃油噴射時(shí)間控制裝置21、點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22、廢氣回流控制裝置25和空氣/燃油比控制裝置26中。利用這些圖，根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷和發(fā)動機(jī)速度設(shè)定目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間、目標(biāo)廢氣回流率和目標(biāo)空氣/燃油比。根據(jù)這些目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間、目標(biāo)廢氣回流率和目標(biāo)空氣/燃油比，使噴射器5、火花塞7和廢氣回流閥13的動作受到控制。
然而在某些情況下可以考慮，在發(fā)動機(jī)工作的一般預(yù)期狀態(tài)中，在最佳耗油量點(diǎn)時(shí)并不能充分實(shí)現(xiàn)燃燒的穩(wěn)定，或者在最佳耗油量點(diǎn)處NOx排出物的比率變高。因此，無需在最佳耗油量點(diǎn)處設(shè)定上述目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間、目標(biāo)廢氣回流率和目標(biāo)空氣/燃油比，但是考慮到燃燒的穩(wěn)定性和NOx排出物的比率，要根據(jù)在最佳耗油量點(diǎn)的燃油噴射完成的時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間和空氣/燃油比設(shè)定它們，以便能使燃燒的穩(wěn)定性和NOx排出物的比率滿足某個(gè)范圍。
順便要說的是，與噴射器5控制有關(guān)的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間由燃油噴射起始時(shí)刻和燃油噴射完成時(shí)刻決定。本實(shí)施例中的燃油噴射完成時(shí)刻由上述目標(biāo)燃油噴射時(shí)間圖確定，而燃油噴射起始時(shí)刻反向地根據(jù)噴射器驅(qū)動時(shí)間對其計(jì)算而定，這又與根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷、發(fā)動機(jī)速度等所算得的燃油噴射量以及根據(jù)目標(biāo)燃油噴射時(shí)間圖確定的燃油噴射完成時(shí)刻對應(yīng)。
不過，即使在確保燃燒穩(wěn)定性的正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，將目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間、目標(biāo)廢氣回流率和目標(biāo)空氣/燃油比設(shè)定成達(dá)到最佳耗油量，也可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的使用環(huán)境、所用燃油和發(fā)動機(jī)自身的狀況確定燃燒的穩(wěn)定性。
當(dāng)燃燒穩(wěn)定性下降而導(dǎo)致燃燒波動時(shí)，從內(nèi)部給本系統(tǒng)中的ECU20提供一種檢測燃燒波動的功能元件(燃燒波動檢測裝置)，以便根據(jù)燃燒波動的檢測修正目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間和目標(biāo)廢氣回流率。按照以下方式設(shè)計(jì)本實(shí)施例在把注意力放在以點(diǎn)火不良作為典型的燃燒波動現(xiàn)象的同時(shí)，將點(diǎn)火不良的發(fā)生作為燃燒波動的發(fā)生來檢測。
于是，給本系統(tǒng)設(shè)置用于確定點(diǎn)火不良的功能元件(點(diǎn)火不良確定裝置)23。在壓縮儲沖程噴射方式下由這種點(diǎn)火不良確定裝置23(燃燒波動檢測裝置)確定點(diǎn)火不良(換句話說，檢測到燃燒波動)時(shí)，燃油噴射時(shí)間控制裝置21和點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22按預(yù)先確定的曲軸轉(zhuǎn)角延遲目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間，同時(shí)廢氣回流率控制裝置25增大目標(biāo)廢氣回流率。
利用點(diǎn)火不良確定裝置23，可有關(guān)于點(diǎn)火不良確定方法的多種變換。例如，像日本專利申請未審公開號6-229310所揭示的那樣，可根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角探測器24的檢測信號確定點(diǎn)火不良。特別要說的是，發(fā)生點(diǎn)火不良時(shí)，伴隨這種點(diǎn)火不良只是使發(fā)動機(jī)的速度(因而也是曲軸的角速度)瞬時(shí)降低。由此思路，只要確定曲軸轉(zhuǎn)角信號的輸入間隔能適合預(yù)定的曲軸轉(zhuǎn)角，則可將點(diǎn)火不良估計(jì)為發(fā)生在這樣的時(shí)候即當(dāng)曲軸的角加速度變得小于第一個(gè)預(yù)定的負(fù)值的時(shí)候，另外也在曲軸角加速度變得小于上述預(yù)定負(fù)值之前所述曲軸角加速度的變化馬上就成為小于第二預(yù)定的負(fù)值，而在在曲軸角加速度變得小于所述第一預(yù)定的負(fù)值之后所述曲軸角加速度的變化馬上就成為大于第三預(yù)定的正值的時(shí)候。當(dāng)然，可以根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角信號來判定已點(diǎn)火不良的汽缸。
在如上述確定點(diǎn)火不良時(shí)，由燃油噴射時(shí)間控制裝置21和點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22使已點(diǎn)火不良的汽缸相對于目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間經(jīng)受到延遲控制。無需多說，每個(gè)未點(diǎn)火不良的汽缸不經(jīng)歷這種延遲控制，而是在相應(yīng)的圖確定的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間下受到控制。
作為另一種選擇，還可由廢氣回流率控制裝置25進(jìn)行減小目標(biāo)廢氣回流率的控制。當(dāng)然，也使各個(gè)未點(diǎn)火不良的汽缸的廢氣回流率減小。不過，這種減小并不引起任何特殊問題，因?yàn)檎駡D4所示的那樣，這是一種有利于較高燃燒穩(wěn)定性的控制。
在如此確定點(diǎn)火不良時(shí)，由于燃油噴射時(shí)間控制裝置21和點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22使得目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間延遲角根據(jù)發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)變化，以及由于廢氣回流率控制裝置25目標(biāo)廢氣回流率的減小量根據(jù)發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)變化，以致需要相對于發(fā)動機(jī)負(fù)荷及發(fā)動機(jī)速度設(shè)定它們。如圖3以舉例方式所表示的那樣，可根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷和發(fā)動機(jī)速度將一幅圖設(shè)定為分成區(qū)域0到區(qū)域5的工作區(qū)，以便對每個(gè)區(qū)域設(shè)定延遲角的初始值Xn(即X0至X5)和減小量的初始值Yn(即Y0至Y5)。根據(jù)所測得的發(fā)動機(jī)負(fù)荷及發(fā)動機(jī)速度選擇初始延遲角X0至X5之一或初始減小量Y0至Y5之一。
但是，如果發(fā)動機(jī)負(fù)荷及發(fā)動機(jī)速度落在區(qū)域0到區(qū)域5的外面，則應(yīng)采用上述控制中所選的一個(gè)區(qū)域(區(qū)域0到區(qū)域5中的任何一個(gè))。于是將用來儲存選定區(qū)域的裝置(未示出)安排為，使得每當(dāng)一個(gè)區(qū)域新被選定時(shí)，就將現(xiàn)在的區(qū)域作為在上述控制中所選的區(qū)域被儲存起來而予更新。
另外，并不把各區(qū)的初始延遲角Xn絕對地對每個(gè)汽缸都設(shè)定為最佳的，而且也不把各區(qū)的初始減小量Yn完全對所有的汽缸都設(shè)定為最佳的。所以，按照本實(shí)施例的系統(tǒng)，以初始延遲角Xn或初始減小量Yn開始燃油噴射時(shí)間控制、點(diǎn)火時(shí)間控制或廢氣回流率控制。當(dāng)對每個(gè)區(qū)知道了更合適的延遲角或減小量時(shí)，就將它們設(shè)定為關(guān)于每個(gè)區(qū)的已知延遲角或已知減小量。根據(jù)這些關(guān)于每個(gè)區(qū)的已知延遲角和已知減小量，將延遲角RX和減小量RY設(shè)定為供實(shí)際控制所用。附帶要說的是，為使以較小的延遲角和較小量進(jìn)行控制成為適宜的，只要知道其它區(qū)的情況，就依次設(shè)定每個(gè)區(qū)的已知延遲角RXn和已知減小量RYn。
一般是將缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)設(shè)定為使燃油在它已聚集在火花塞附近時(shí)被點(diǎn)火，哪怕這種點(diǎn)火時(shí)間可能隨發(fā)動機(jī)特性而改變。于是，可以預(yù)計(jì)一個(gè)對于點(diǎn)火時(shí)間而言基本為最佳的燃油噴射時(shí)間。只是當(dāng)普通發(fā)動機(jī)中的點(diǎn)火時(shí)間被過分延遲時(shí)，才會像圖4所顯見的那樣，存在可能相反地使燃燒穩(wěn)定性變差的潛在問題。當(dāng)只是點(diǎn)火時(shí)間被延遲時(shí)，可以通過只使點(diǎn)火時(shí)間延遲到一旦燃油噴霧流過火花塞的電極之前為止，來改善燃燒的穩(wěn)定性。另外，在確定點(diǎn)火不良之后，按這樣一種方式由點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22實(shí)現(xiàn)目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間延遲控制若控制開始后不再發(fā)生點(diǎn)火不良，則在延遲之后，通過逐漸提早點(diǎn)火時(shí)間，而使點(diǎn)火時(shí)間回到基本的目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間。
另一方面，只是當(dāng)燃油噴射時(shí)間被過分延遲時(shí)，才會像圖4所顯見的那樣，存在可能相反地使燃燒穩(wěn)定性變差的潛在問題。當(dāng)只是燃油噴射時(shí)間被延遲時(shí)，可以通過只使燃油噴射時(shí)間延遲到在火花塞放電期間足以使霧化燃油的前端出現(xiàn)在火花塞的電極處之前為止，來改善燃燒的穩(wěn)定性。另外，在確定點(diǎn)火不良之后，按這樣一種方式由燃油噴射時(shí)間控制裝置21實(shí)現(xiàn)目標(biāo)燃油噴射時(shí)間延遲控制若控制開始后不再發(fā)生點(diǎn)火不良，就在延遲之后，通過逐漸減小延遲角，也即通過逐漸提早燃油噴射時(shí)間，而使燃油噴射時(shí)間回到基本的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間。
另外，當(dāng)只是廢氣回流率減小時(shí)，才會像圖4所顯見的那樣，不存在會使燃燒穩(wěn)定性變差的潛在問題。不過，廢氣回流率過于減小會促成使NOx排出物的比率增大，從而陷入使廢氣質(zhì)量變差的潛在問題。因此，需要在不致對廢氣質(zhì)量帶給顯著有害影響的范圍內(nèi)減小廢氣回流率。再有，在進(jìn)行點(diǎn)火不良確定之后，利用廢氣回流率控制裝置25減少目標(biāo)廢氣回流率的控制，以便在控制開始后不再發(fā)生點(diǎn)火不良時(shí)，通過逐漸降低減小量，也即在這種減少以后通過逐漸增大廢氣回流率，而使廢氣回流率回到基本的目標(biāo)廢氣回流率。
當(dāng)點(diǎn)火時(shí)間和燃油噴射時(shí)間二者都被延遲時(shí)，如圖4所顯見的那樣，可能比只有一個(gè)時(shí)間被延遲更進(jìn)一步改善燃燒的穩(wěn)定性。點(diǎn)火不良時(shí)，可將這種最佳的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間延遲角和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間延遲角設(shè)定在實(shí)質(zhì)上是相同的值。于是，本實(shí)施例中，把為在控制中使用而設(shè)定的延遲角RX用為目標(biāo)燃油噴射時(shí)間的延遲角，而且也用為目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間的延遲角。
當(dāng)然，由于發(fā)動機(jī)的特性，點(diǎn)火不良時(shí)，目標(biāo)燃油噴射時(shí)間的最佳延遲角和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間的最佳延遲角實(shí)質(zhì)上是互不相同的，所以如圖3所示那樣，給出不同的圖(或表)，一個(gè)是目標(biāo)燃油噴射時(shí)間，另一個(gè)是目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間，以便能根據(jù)它們分別設(shè)定延遲角。
在確定點(diǎn)火不良之后，由燃油噴射時(shí)間控制裝置21和點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22以這樣一種方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)燃油噴射時(shí)間及目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間控制若控制開始后不再發(fā)生點(diǎn)火不良，則在延遲之后，通過逐漸減小延遲角，也即通過逐漸提早燃油噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間，分別使燃油噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間回到基本的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和基本的目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間。
當(dāng)點(diǎn)火時(shí)間被延遲同時(shí)使廢氣回流率被減小時(shí)，則如圖4所顯見的那樣，比起只是所述時(shí)間和回流比之一被延遲或減小來，可以進(jìn)一步改善燃燒的穩(wěn)定性，還能抑制NOx排出物比率的增加，所說的增加是由于廢氣回流率的減小引起的?？蓪Ⅻc(diǎn)火不良時(shí)這種目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間的最佳延遲角和這種廢氣回流率的最佳減小量設(shè)定在實(shí)質(zhì)上為同一工作區(qū)域。于是，本實(shí)施例中把為控制中使用而設(shè)定的延遲角RX和減小量RY存儲在同一圖中。
無需多說，如果點(diǎn)火不良時(shí)目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間的最佳延遲角和廢氣回流率的最佳減小量由于發(fā)動機(jī)的特性實(shí)質(zhì)上是隨工作區(qū)域而改變的，或者如果需要減少單獨(dú)一個(gè)圖的容量，就要提供不同的圖(或表)，比如圖3所示的那樣，一個(gè)是目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間，另一個(gè)是目標(biāo)廢氣回流率，以便能根據(jù)它們分別設(shè)定延遲角和減小量。
在確定點(diǎn)火不良之后，由點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間延遲控制和由廢氣回流率控制裝置25實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)廢氣回流率減小控制以這樣一種方式進(jìn)行若控制開始后不再發(fā)生點(diǎn)火不良，則在所述延遲和減小之后，通過逐漸減小其延遲角和其減小量，也即通過逐漸提早點(diǎn)火時(shí)間和增大廢氣回流率，分別使點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率回到基本的目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間和基本的目標(biāo)廢氣回流率。
當(dāng)使燃油噴射時(shí)間延遲并且廢氣回流率減小時(shí)，也能采用上述過程。
當(dāng)使燃油噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間都延遲并且使廢氣回流率減小時(shí)，比上述方法所用的那些較小的延遲角和減小量能進(jìn)一步改善燃燒的穩(wěn)定性，并能進(jìn)一步抑制NOx的增加，如從圖4所顯見的那樣，從而，在發(fā)生點(diǎn)火不良時(shí)，能迅速地改善燃燒的穩(wěn)定性。
為確定燃燒波動而給出兩個(gè)以上的閾值，比如一個(gè)值用來確定較小的燃燒變差，而另一個(gè)值用來確定較大的燃燒變差，為在較小的燃燒變差情況下改善燃燒的穩(wěn)定性，只能使燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率中的一個(gè)或兩個(gè)受到控制，而為在較大的燃燒變差情況下改善燃燒的穩(wěn)定性，可使上述所有參數(shù)都受到控制。
在進(jìn)氣沖程噴射方式下，將均勻的空氣-燃油混合物引入整個(gè)燃燒室。于是，通過由空氣/燃油比控制裝置26加濃目標(biāo)空氣/燃油比，以和普通發(fā)動機(jī)差不多相同的方式減少燃燒的波動。
雖然為了穩(wěn)定燃燒而實(shí)行延遲燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間的控制和減小廢氣回流率的控制，如果在壓縮沖程噴射方式下總是發(fā)生燃燒的波動，則可以通過禁止壓縮沖程噴射方式，而代之以選擇進(jìn)氣沖程噴射方式，再由空氣/燃油比控制裝置26將目標(biāo)空氣/燃油比設(shè)定在接近理想的空氣/燃油比而進(jìn)行控制，來改善燃燒的穩(wěn)定性。為了確定燃油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)或廢氣回流系統(tǒng)的故障，也為了在這種故障時(shí)實(shí)行防范措施(比如禁止壓縮沖程噴射方式)，還可安排附帶的測試。
當(dāng)有關(guān)缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的本發(fā)明一種具體實(shí)施例的控制系統(tǒng)如上述那樣被構(gòu)成時(shí)，其工作過程將描述如下。
當(dāng)既延遲燃油噴射時(shí)間又延遲點(diǎn)火時(shí)間時(shí)，對每個(gè)汽缸實(shí)行的控制進(jìn)行詳細(xì)描述，例如如圖2流程圖所示那樣。
也即如圖2所示，首先由點(diǎn)火不良確定裝置23確定點(diǎn)火不良的檢測結(jié)果(步驟S10)。如果確定是點(diǎn)火不良，則設(shè)置一個(gè)測得點(diǎn)火不良標(biāo)記(步驟S20)，相反，則消除此測得點(diǎn)火不良標(biāo)記(步驟S30)。
然后確定是否已設(shè)置測得點(diǎn)火不良標(biāo)記(步驟S40)。如果發(fā)現(xiàn)已設(shè)置測得點(diǎn)火不良標(biāo)記，也就是說，當(dāng)已確定點(diǎn)火不良時(shí)，則程序進(jìn)到步驟S50，并根據(jù)發(fā)動機(jī)速度Ne和發(fā)動機(jī)負(fù)荷(平均有效制動壓力)Pe，確定發(fā)動機(jī)當(dāng)前工作狀態(tài)所在的區(qū)域0至區(qū)域5中之一。繼而在步驟S60確定在步驟S50所確定的區(qū)域是否與先前控制所確定的區(qū)域相同，亦或不同。如果與先前控制所確定的區(qū)域不同，則將現(xiàn)延遲角RX設(shè)定為已知延遲角值RXn(步驟S70)。術(shù)語“現(xiàn)延遲角RX”意思是最近時(shí)刻所用的延遲角，也即前一控制所用的延遲角。當(dāng)控制開始時(shí)，將與步驟S50確定的區(qū)域?qū)?yīng)的初始延遲角值(X0至X5之一)設(shè)定為現(xiàn)延遲角值RX。
以下進(jìn)到步驟S80，確定與步驟S50確定的區(qū)域?qū)?yīng)的初始延遲角值(X0至X5之一)是否等于或大于已知延遲角值RXn。如果與所確定區(qū)域?qū)?yīng)的初始延遲角值等于或大于已知延遲角值RXn，則將該已知延遲角值RXn設(shè)定為現(xiàn)延遲角值RX(步驟S100)。也就是說，作為現(xiàn)延遲角值RX(控制中所用的延遲角值)，使用與所確定區(qū)域?qū)?yīng)的初始延遲角值和已知延遲角值RXn中較小的一個(gè)。
作為結(jié)論，隨著通過練習(xí)而使控制中所用延遲角值逐步達(dá)到適應(yīng)一個(gè)較小最佳值的要求，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性，而避免耗油量的減少。
根據(jù)現(xiàn)延遲角值RX實(shí)現(xiàn)目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間的控制。
如果在確定測得點(diǎn)火不良標(biāo)記的設(shè)置時(shí)發(fā)現(xiàn)已清除這種測得點(diǎn)火不良標(biāo)記，則程序從步驟S40進(jìn)到步驟S110，以確定現(xiàn)延遲角值RX(本實(shí)施例中為先前控制中用的延遲角值)是否為0，如果現(xiàn)延遲角值RX不為0，則從先前控制中用的延遲角值RX減去單位角(本實(shí)施例中定為1)，以得到當(dāng)前控制中用的延遲角值(＝RX-1)。
因此，如果確定點(diǎn)火不良后不再進(jìn)一步點(diǎn)火不良，則使所述延遲角值RX按每個(gè)程序的單位角逐漸減小，且最后延遲角達(dá)到0，使延遲控制得以完成。
本實(shí)施例系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)改善耗油量，又能保證燃燒的穩(wěn)定性，因?yàn)槿缟鲜瞿菢?，提前設(shè)定目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間再實(shí)行控制，以給出較好的耗油量，并且，當(dāng)發(fā)生點(diǎn)火不良時(shí)，又實(shí)行控制，以延遲燃油噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間，避免再點(diǎn)火不良。當(dāng)然，燃燒的穩(wěn)定性有利于NOx的減少，從而可在高水平上平衡耗油量的改善、確保燃燒的穩(wěn)定性和廢氣的清潔。
此外，由于在延遲控制時(shí)，通過練習(xí)將延遲角值RX設(shè)定得所能作到的盡可能小，所以導(dǎo)致在延遲控制時(shí)使耗油量變差很輕微的優(yōu)點(diǎn)。
延遲控制導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)延遲角值RX的逐漸減小，從而從過渡期間的燃燒至延遲控制完成都能得到好的感性認(rèn)識。
到目前為止，已參考此流程圖描述了有關(guān)燃油噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間的延遲。為了只通過廢氣回流率而不通過另二參數(shù)的減小控制來改善燃燒的穩(wěn)定性，只需在圖2中用Ry，Ryn、Yn和β分別替換Rx、Rxn、Xn和α。這里，β的意思是一個(gè)有關(guān)減小廢氣回流率的單位量(單位減小量)。只通過這種廢氣回流率的減小控制，依然能實(shí)現(xiàn)耗油量的改善、燃燒穩(wěn)定性的改善和廢氣的純凈。
也可以進(jìn)行兩種和三種上述的延遲控制，即燃油噴射時(shí)間和/或點(diǎn)火時(shí)間的延遲控制，以及廢氣回流率的減小控制。例如，圖6的流程圖表示當(dāng)實(shí)行燃油噴射時(shí)間或點(diǎn)火時(shí)間的延遲控制以及廢氣回流率的減小控制時(shí)，或者當(dāng)燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間的延遲控制及廢氣回流率的減小控制都被實(shí)行時(shí)的控制過程。
圖6中從步驟S10到S120每一步的處理都與圖2所示的那些是一樣的，所以這里省略了對它們的詳細(xì)描述。由于增加了步驟S130到S180，所以集中圍繞這些步驟進(jìn)行描述。
如圖6所示，當(dāng)作為點(diǎn)火不良檢測(步驟S10)的結(jié)果，設(shè)置測得點(diǎn)火不良標(biāo)記時(shí)(步驟S20)，程序從步驟S40進(jìn)到步驟S50，以進(jìn)行區(qū)域確定。如果在發(fā)動機(jī)當(dāng)前工作狀態(tài)下的區(qū)域確定結(jié)果不同于在先前控制下的區(qū)域確定結(jié)果，則程序從步驟S60進(jìn)到步驟S70，并且還把現(xiàn)延遲角值RX設(shè)定為已知延遲角值RXn，且把廢氣回流率的現(xiàn)減小量RY設(shè)定為已知減小量值RYn(步驟S130)。
在以步驟S80至S100的處理適時(shí)更新現(xiàn)延遲角的值之后，以步驟S140至S160的處理適時(shí)更新現(xiàn)減小量的值。也即在步驟S140確定與步驟S50所確定的區(qū)域?qū)?yīng)的初始減小量值Yn(Y0到Y(jié)5中之一)是否等于或大于已知的減小量值RYn。如果與所定區(qū)域?qū)?yīng)的初始減小量值Yn等于或大于已知的減小量值RYn，則將此已知的減小量值RYn設(shè)定為現(xiàn)減小量RY(步驟S160)。如果與所定區(qū)域?qū)?yīng)的初始減小量值Yn小于已知的減小量值RYn，則將初始減小量值Yn設(shè)定為現(xiàn)減小量RY(步驟S150)。也即，作為現(xiàn)減小量(控制中所用減小量的值)RY，使用與所定區(qū)域?qū)?yīng)的初始減小量值Yn和已知的減小量值RYn中較小的一個(gè)。
另一方面，如果作為點(diǎn)火不良檢測(步驟S10)的結(jié)果，消除測得點(diǎn)火不良標(biāo)記時(shí)(步驟S30)，則程序從步驟S40進(jìn)到步驟S120，并還在步驟S170至S180進(jìn)行從延遲角的值RX作減和從減小量RY作減。也即程序從步驟S170進(jìn)到步驟S180，直到減小量RY達(dá)到0，每一步程序都使減小量RY減去單位減小量β。
如圖6所示，實(shí)行兩種或三種延遲控制，即燃油噴射時(shí)間和/或點(diǎn)火時(shí)間的延遲控制，以及廢氣回流率的減小控制，使得能夠在非常高的水平上實(shí)現(xiàn)耗油量的改善、燃燒穩(wěn)定性以及廢氣清潔的改善。
附帶要說的是，通過按上述實(shí)施例確定點(diǎn)火不良，使燃燒波動得到檢測。但是，本發(fā)明并不限于這樣一種實(shí)施例，而且通過檢測不引起點(diǎn)火不良程度的燃燒波動，可以由燃油噴射時(shí)間控制裝置21和點(diǎn)火時(shí)間控制裝置22實(shí)現(xiàn)目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間的延遲控制，以及由廢氣回流率控制裝置25實(shí)現(xiàn)廢氣回流率的減小控制。在這種情況下，當(dāng)設(shè)定的延遲角和/或減小量等于在引起點(diǎn)火不良程度的燃燒波動情況下所設(shè)定的那些值時(shí)，就可通過控制燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間以及廢氣回流率當(dāng)中的一個(gè)或兩個(gè)改善燃燒的穩(wěn)定性。
作為選擇，當(dāng)設(shè)定的延遲角和減小量小于在點(diǎn)火不良情況下所設(shè)定的那些值時(shí)，可使燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間以及廢氣回流率都受到控制。
本發(fā)明的控制系統(tǒng)使得在通過壓縮沖程噴射而改善耗油量時(shí)能夠保證缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)中燃燒的穩(wěn)定性。由此而能同時(shí)實(shí)現(xiàn)耗油量的改善、燃燒穩(wěn)定性以及廢氣清潔的改善。所以，本發(fā)明的控制系統(tǒng)適合于車輛的發(fā)動機(jī)，同時(shí)能滿足車輛發(fā)動機(jī)的各種需要，如由穩(wěn)定燃燒所致的駕駛性能的改善、由減少耗油量所致的作業(yè)成本的節(jié)省以及由促使廢氣清潔所致的對周圍環(huán)境的保護(hù)，它是極為有用的。
權(quán)利要求
1.一種缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，作為燃油噴射方式，它可以根據(jù)工作狀態(tài)選擇主要在進(jìn)氣沖程進(jìn)行燃油噴射的進(jìn)氣沖程噴射方式，或者選擇主要在壓縮沖程進(jìn)行燃油噴射的壓縮沖程噴射方式，所述系統(tǒng)包括一個(gè)燃油噴射閥(5)，用于將燃油直接噴入所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室(4)；一個(gè)布置在所述燃燒室(4)內(nèi)的火花塞(7)；一個(gè)廢氣回流系統(tǒng)(12、13)，用于將所述內(nèi)燃機(jī)的部分廢氣回流到所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)；燃燒波動檢測裝置(23)，用于檢測所述內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒的波動情況；燃油噴射時(shí)間控制裝置(21)，用于根據(jù)在所述內(nèi)燃機(jī)正常工作期間對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)而預(yù)定的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間來控制燃油噴射閥的燃油噴射時(shí)間；點(diǎn)火時(shí)間控制裝置(22)，用于根據(jù)在所述內(nèi)燃機(jī)正常工作期間對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)而預(yù)定的目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間來控制火花塞(7)的點(diǎn)火時(shí)間；以及廢氣回流率控制裝置(25)，用于根據(jù)在所述內(nèi)燃機(jī)正常工作期間對應(yīng)內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)而預(yù)定的目標(biāo)廢氣回流率來控制廢氣回流系統(tǒng)(12、13)的廢氣回流率；從而在所述壓縮沖程噴射方式期間，根據(jù)所述燃燒波動檢測裝置(23)的檢測結(jié)果至少校正所述燃油噴射時(shí)間、所述點(diǎn)火時(shí)間和所述廢氣回流率中的一個(gè)，使燃燒波動減小。
2.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述壓縮沖程噴射方式期間，根據(jù)所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測的結(jié)果，至少使所述點(diǎn)火時(shí)間和所述廢氣回流率得到修正，使燃燒的波動得以減小。
3.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述壓縮沖程噴射方式期間，根據(jù)所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測的結(jié)果，至少使所述燃油噴射時(shí)間和所述廢氣回流率得到修正，使燃燒的波動得以減小。
4.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述壓縮沖程噴射方式期間，根據(jù)所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測的結(jié)果，至少使所述燃油噴射時(shí)間和所述點(diǎn)火時(shí)間得到修正，使燃燒的波動得以減小。
5.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述壓縮沖程噴射方式期間，根據(jù)所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測的結(jié)果，使所述燃油噴射時(shí)間、所述點(diǎn)火時(shí)間和所述廢氣回流率得到修正，使燃燒的波動得以減小。
6.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，在通過所述燃油噴射時(shí)間控制裝置(21)進(jìn)行控制時(shí)，只按照所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測的燃燒波動由第一預(yù)定值延遲燃油噴射時(shí)間；在通所述過點(diǎn)火時(shí)間控制裝置(22)進(jìn)行控制時(shí)，只按照所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測的燃燒波動由第二預(yù)定值延遲點(diǎn)火時(shí)間；而在通過所述廢氣回流率控制裝置(25)進(jìn)行控制時(shí)，按照所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測的燃燒波動由預(yù)定量減少廢氣回流率。
7.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)盡管進(jìn)行所述修正，卻不使所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒波動減小時(shí)，可將所述燃油噴射方式從壓縮沖程噴射方式轉(zhuǎn)換成進(jìn)氣沖程噴射方式。
8.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述進(jìn)氣沖程噴射方式期間，根據(jù)所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測的結(jié)果，由空氣/燃油比控制裝置(26)使要加給所述內(nèi)燃機(jī)的空氣-燃油混合物的目標(biāo)空氣/燃油比得到修正。
9.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，將所述目標(biāo)燃油噴射時(shí)間和所述目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間設(shè)定在或者接近適合于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的最佳耗油量的時(shí)間。
10.一種如權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，在由所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測燃燒波動時(shí)，將所述燃油噴射時(shí)間的修正值和所述點(diǎn)火時(shí)間的修正值設(shè)定為實(shí)質(zhì)上為同一個(gè)值。
11.一種如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中，在由所述燃燒波動檢測裝置(23)檢測燃燒波動時(shí)，與所述內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)相應(yīng)地設(shè)定所述第一預(yù)定值、所述第二預(yù)定值和所述預(yù)定的量。
12.一種如權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，給所述內(nèi)燃機(jī)設(shè)置多個(gè)汽缸；并由所述燃燒波動檢測裝置(23)實(shí)行的燃燒波動檢測，由所述燃油噴射時(shí)間控制裝置(21)實(shí)行所述燃油噴射時(shí)間的延遲控制，和由所述點(diǎn)火時(shí)間控制裝置(22)實(shí)行的所述點(diǎn)火時(shí)間的延遲控制都是對所述每個(gè)汽缸進(jìn)行的。
13.一種如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述燃燒波動檢測裝置(23)確定所述燃燒室內(nèi)點(diǎn)火不良的發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng),可進(jìn)行燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間和廢氣回流率的控制。本發(fā)明的目的在于保證缸內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)中燃燒的穩(wěn)定性和廢氣的清潔特性,同時(shí)通過實(shí)行壓縮沖程噴射,促進(jìn)耗油量的改善。本控制系統(tǒng)包括一個(gè)燃油噴射閥(5),用于將燃油直接噴入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室(4);一個(gè)布置在燃燒室(4)內(nèi)的火花塞(7);一個(gè)布置在廢氣回流通路(12)中的廢氣回流閥(13);燃油噴射時(shí)間控制裝置(21),用于根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)燃油噴射時(shí)間控制燃油噴射閥(5)的燃油噴射時(shí)間;點(diǎn)火時(shí)間控制裝置(22),用于根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間控制火花塞(7)的點(diǎn)火時(shí)間;廢氣回流率控制裝置(25),用于根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)廢氣回流率控制廢氣回流閥(13)的打開程度;和用于檢測燃燒波動的點(diǎn)火不良確定裝置,根據(jù)燃燒波動的檢測使目標(biāo)燃油噴射時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)間和目標(biāo)廢氣回流率受到延遲或減小。
文檔編號F02D41/00GK1181800SQ9719016
公開日1998年5月13日 申請日期1997年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月8日
發(fā)明者織田英幸, 加村均, 村上信明 申請人:三菱自動車工業(yè)株式會社