CN109899169B - 内燃机的燃料喷射控制装置和内燃机的控制方法 - Google Patents

内燃机的燃料喷射控制装置和内燃机的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种内燃机的燃料喷射控制装置，具备电子控制单元。所述电子控制单元构成为，根据所述内燃机的运转状态变更气口喷射比例，在变更了所述气口喷射比例的情况下，将修正量反映于与所述内燃机的运转状态相应的燃料的基本喷射量来执行所述总燃料喷射量的修正，在正在基于作为正值和负值的一方的所述修正量的第1修正量执行所述修正的期间，变更所述气口喷射比例并算出了作为正值和负值的另一方的所述修正量的第2修正量的情况下，限制所述第1修正量反映于所述基本喷射量。

Description

内燃机的燃料喷射控制装置和内燃机的控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机的燃料喷射控制装置和内燃机的控制方法。
背景技术
在日本特开2006-063947中公开了一种根据内燃机的运转状态变更气口喷射比例的内燃机的燃料喷射控制装置，所述气口喷射比例是从气口喷射阀喷射的燃料喷射量相对于从缸内喷射阀和气口喷射阀喷射的总燃料喷射量的比例。
发明内容
存在当变更了气口喷射比例时，将修正量反映于与内燃机的运转状态相应的燃料的基本喷射量来执行总燃料喷射量的修正的情况。关于上述那样的修正量，存在如下情况：在以增大气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将修正量作为正值算出，在以减少气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将修正量作为负值算出。
例如，在正在基于正值的修正量执行修正的期间，若变更气口喷射比例并算出了负值的修正量，则正值的修正量与负值的修正量抵消，有可能无法适当地修正总燃料喷射量。在正在基于负值的修正量执行修正的期间，变更气口喷射比例并算出了正值的修正量的情况也同样。
本发明提供能够适当地修正燃料喷射量的内燃机的燃料喷射控制装置和内燃机的控制方法。
本发明的第1技术方案涉及内燃机的燃料喷射控制装置，所述内燃机具备缸内喷射阀和气口喷射阀。所述燃料喷射装置包括电子控制单元。所述电子控制单元构成为根据所述内燃机的运转状态变更气口喷射比例。所述气口喷射比例是从所述气口喷射阀喷射的燃料喷射量相对于从所述缸内喷射阀和气口喷射阀喷射的总燃料喷射量的比例。所述电子控制单元构成为，在变更了所述气口喷射比例的情况下，将修正量反映于与所述内燃机的运转状态相应的燃料的基本喷射量来执行所述总燃料喷射量的修正。所述电子控制单元构成为，在以增大所述气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将所述修正量作为正值算出。所述电子控制单元构成为，在以减少所述气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将所述修正量作为负值算出。所述电子控制单元构成为，在正在基于作为正值和负值的一方的所述修正量的第1修正量执行修正的期间，变更所述气口喷射比例并算出了作为正值和负值的另一方的所述修正量的第2修正量的情况下，限制所述第1修正量反映于所述基本喷射量。根据上述构成，能够防止正值的修正量与负值的修正量抵消，能够适当地修正燃料喷射量。
在上述燃料喷射控制装置中，所述电子控制单元也可以构成为，在所述第2修正量为正值的情况下，针对所述第1修正量将下限值设定为零。所述电子控制单元也可以构成为，在所述第2所述修正量为负值的情况下，针对所述第1修正量将上限值设定为零。
在上述燃料喷射控制装置中，所述电子控制单元也可以构成为，以所述修正量逐渐地收敛为零的方式进行算出。
本发明的第2技术方案涉及具备缸内喷射阀和气口喷射阀的内燃机的控制方法。所述控制方法包括：根据所述内燃机的运转状态，由电子控制单元变更气口喷射比例，所述气口喷射比例是从所述气口喷射阀喷射的燃料喷射量相对于从所述缸内喷射阀和气口喷射阀喷射的总燃料喷射量的比例；在所述电子控制单元变更了所述气口喷射比例的情况下，将修正量反映于与所述内燃机的运转状态相应的燃料的基本喷射量，由所述电子控制单元执行所述总燃料喷射量的修正；在所述电子控制单元以增大所述气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，由所述电子控制单元将所述修正量作为正值算出；在以减少所述气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将所述修正量作为负值算出；以及在正在基于作为正值和负值的一方的所述修正量的第1修正量执行所述修正的期间，所述电子控制单元变更所述气口喷射比例并算出了作为正值和负值的另一方的所述修正量的第2修正量的情况下，由所述电子控制单元限制所述第1修正量反映于所述基本喷射量。
根据上述发明的技术方案，能够适当地修正燃料喷射量。
附图说明
以下将参考附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：
图1是示出应用了本实施例的燃料喷射控制装置的内燃机的图。
图2是示出将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下的气口喷射量和缸内喷射量的时间图。
图3是将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下的修正量的说明图。
图4是示出将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的气口喷射量和缸内喷射量的时间图。
图5是将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的修正量的说明图。
图6A是示出在将气口喷射比例从0％变更为100％并执行燃料喷射量的修正的期间，将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的修正量的变化的时间图。
图6B是在将气口喷射比例从0％变更为100％并执行燃料喷射量的修正的期间，将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的修正量的说明图。
图7是示出ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)所执行的控制的一例的流程图。
图8是示出本实施例中的修正量的变化的时间图。
具体实施方式
图1是示出应用了本实施例的燃料喷射控制装置的内燃机的图。发动机20是内燃机的一例，在设置于收纳有活塞24的汽缸体21之上的汽缸盖22内的燃烧室23内使混合气燃烧，使活塞24往复运动。活塞24的往复运动变换成曲轴26的旋转运动。虽然没有图示，但发动机20是具有四个汽缸的直列四汽缸发动机，且不限定于此。
在发动机20的汽缸盖22中，针对每个汽缸设置有开闭进气口10i的进气门Vi和开闭排气口30e的排气门Ve。在汽缸盖22的顶部，针对每个汽缸安装有用于对燃烧室23内的混合气进行点火的火花塞27。
各汽缸的进气口10i经由每个汽缸的歧管连接于稳压罐18。在稳压罐18的上游侧连接有进气管10，在进气管10的上游端设置有空气滤清器19。用于检测吸入空气量的空气流量计15和电子控制式节气门13从上游侧依次设置于进气管10。
在各汽缸的进气口10i设置有将燃料向进气口10i内喷射的气口喷射阀12p。在各汽缸设定有将燃料向汽缸内喷射的缸内喷射阀12d。从气口喷射阀12p和缸内喷射阀12d喷射的燃料与吸入空气混合而成为混合气，所述混合气在进气门Vi打开时被吸入燃烧室23并被活塞24压缩，进而通过火花塞27进行点火燃烧。
各汽缸的排气口30e经由每个汽缸的歧管连接于排气管30。在排气管30设置有三元催化剂31。在三元催化剂31的上游侧设置有用于检测排气气体的空燃比的空燃比传感器33。
ECU50具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)、以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)。ECU50通过执行存储于RAM和/或ROM的程序来控制发动机20。ECU50是发动机20的燃料喷射控制装置，执行后述的控制。所述控制通过CPU、ROM、以及RAM实现功能。详细情况后述。
上述的火花塞27、节气门13以及气口喷射阀12p、缸内喷射阀12d等电连接于ECU50。检测加速器开度的加速器开度传感器11、检测节气门13的节气门开度的节气门开度传感器14、检测吸入空气量的空气流量计15、空燃比传感器33、检测曲轴26的曲轴角的曲轴角传感器25、检测发动机20的冷却水的温度的水温传感器29、和/或其他各种传感器电连接于ECU50。ECU50基于各种传感器的检测值等对火花塞27、节气门13、气口喷射阀12p、缸内喷射阀12d等进行控制来控制点火正时、燃料喷射量、气口喷射比例、燃料喷射正时、节气门开度等，以使得能够得到期望的输出。
ECU50根据发动机20的运转状态来设定目标空燃比。例如，在发动机20的运转状态为低旋转低负荷区域中，目标空燃比被设定为理论空燃比，在高旋转高负荷区域中，目标空燃比被设定为比理论空燃比靠浓侧。当目标空燃比被设定时，以使得由空燃比传感器33检测出的空燃比与目标空燃比一致的方式，对向各汽缸喷射的燃料喷射量进行反馈控制。
ECU50构成为，根据发动机20的运转状态变更气口喷射比例，所述气口喷射比例是从气口喷射阀12p喷射的燃料喷射量相对于从缸内喷射阀12d和气口喷射阀12p喷射的总燃料喷射量的比例。例如，在怠速运转状态的情况下，仅从气口喷射阀12p喷射燃料，在低负荷运转状态和中负荷运转状态的情况下，从缸内喷射阀12d和气口喷射阀12p双方喷射燃料，在高负荷运转状态的情况下，仅从缸内喷射阀12d喷射燃料，但不限定于此。
ECU50构成为，在变更了气口喷射比例的情况下，使与在进气口和进气门的燃料附着量相关的修正量(以下，称为“修正量”)反映于根据发动机20的运转状态而决定的基本燃料量来执行总燃料喷射量的修正。所述的修正量与设想附着于进气口10i和进气门Vi的燃料附着量相应。ECU50构成为，在以增大气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将修正量作为正值算出，在以减少气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将修正量作为负值算出。以下详细地进行说明。
对将气口喷射比例从0％变更为100％的情况进行说明。图2是示出将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下的气口喷射量和缸内喷射量的时间图。当像上述那样变更气口喷射比例时，执行对总燃料喷射量加上修正量的修正，具体而言，如图2所示，将缸内喷射量从基本喷射量变更为零，将气口喷射量从零变更为对基本喷射量加上了修正量而得的量。像上述那样以气口喷射量进行增量的方式进行修正的原因是因为：即使在将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下，当从气口喷射阀12p仅喷射基本喷射量时，燃料的一部分附着于进气口10i和进气门，无法向燃烧室23内供给所需的燃料量，无法实现期望的空燃比。因此，考虑上述那样的燃料附着量，将对基本喷射量加上了修正量而得的量决定为气口喷射量。
如图2所示，修正量A1、B1、B2、B3...分别表示从将气口喷射比例从0％变更为100％起在第一次循环、第二次循环、第三次循环、第四次循环...中的修正量。修正量A1、B1、B2、B3...随着经过预定的循环而逐渐地降低，修正量最终变为零。在从将气口喷射比例从0％变更为100％起经过预定的循环期间后，气口喷射量被控制为仅为基本喷射量。为了容易理解，图2以从将气口喷射比例从0％变更为100％起在第七次循环将修正量设定为零的情况为例示出，但不限定于此。
图3是将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下的修正量的说明图。图3的纵轴表示在进气口10i和进气门Vi的燃料附着量，横轴表示进气的填充效率。在气口喷射比例为0％的情况下，由于没有从气口喷射阀12p喷射燃料，因此燃料附着量为零，在气口喷射比例为100％的情况下，进气的填充效率越高则燃料附着量越多。气口喷射比例为100％的情况下的燃料附着量通过实验算出并存储于ECU50的ROM。所述燃料附着量相当于修正量的总量。
修正量A1为气口喷射比例变更后的第一次循环的修正量，是与因气口喷射比例的变更造成的气口喷射比例的变化相应的修正量。在将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下，由于从在此之前没有从气口喷射阀12p喷射燃料的状态开始燃料喷射，因此燃料附着量比较多。
修正量B1、B2、B3...分别是气口喷射比例变更后的第二次循环以后的修正量，是与因附着于进气门Vi的燃料而变化的进气门Vi的温度的变化相应的修正量。进气门Vi的温度高则附着于进气门Vi的燃料的蒸发量增大，进气门Vi的温度随着燃料附着量增大而降低，因此，随着在进气门Vi的燃料的附着量增大而附着于进气门Vi的燃料的一次循环的期间中的蒸发量降低。因此，修正量B1、B2、B3...以逐渐地收敛为零的方式算出。
ECU50如以下那样算出在各循环的修正量。基于存储于ROM的气口喷射比例为100％的情况下的燃料附着量和根据节气门开度等推定的进气的填充效率，算出修正量的总量。修正量A1是通过对修正量的总量乘以与气口喷射比例的变化相应的预定的修正系数k1而算出的。修正系数k1为大于0且小于1的值，被预先存储于ROM。修正量B1是通过对从1减去修正系数k1而得的值乘以修正量的总量后再乘以与进气门Vi的温度的变化相应的预定的修正系数k2而算出的。修正系数k2也是大于0且小于1的值，被预先存储于ROM。修正量B2是通过对从1减去修正系数k2而得的值乘以前次的修正量B1而得的值。同样地，修正量B3是通过对从1减去修正系数k2而得的值乘以前次的修正量B2而得的值。下一修正量也同样。在最终各修正量的合计达到了预先算出的修正量的总量的情况下，将修正量作为零算出，并停止修正。修正量的算出方法为一例，并不限定于上述。
对在将气口喷射比例从100％变更为0％的情况进行说明。图4是示出将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的气口喷射量和缸内喷射量的时间图。当像上述那样变更气口喷射比例时，执行将修正量反映于总燃料喷射量的修正。具体而言，将气口喷射量从基本喷射量变更为零，将缸内喷射量从零变更为使修正量反映于基本喷射量而得的量。修正量作为负值被算出，缸内喷射量为从基本喷射量进行减量而得的量。像上述那样以减量的方式修正燃料喷射量的原因如下。即使在将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下，当从缸内喷射阀12d仅喷射基本喷射量的燃料时，在此之前由于气口喷射而附着于进气门Vi和/或进气口10i的燃料的一部分也会被导入燃烧室23内。因此，会与缸内喷射量一并向燃烧室23内供给所需以上的燃料量，无法实现期望的空燃比。因此，与此相应地对缸内喷射量进行减量。
如图4所示，修正量-A1、-B1、-B2、-B3...分别表示从将气口喷射比例从100％变更为0％起在第一次循环、第二次循环、第三次循环、第四次循环...中的修正量。修正量-A1、-B1、-B2、-B3...随着经过预定的循环而逐渐地降低，修正量最终变为零。在从将气口喷射比例从100％变更为0％起经过了预定的循环期间后，缸内喷射量被控制为仅为基本喷射量。
图5是将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的修正量的说明图。修正量的总量是图5所示的修正量-A1、-B1、-B2...的合计。与上述的修正量A1同样，修正量-A1是与因气口喷射比例的变更造成的气口喷射比例的变化相应的修正量。在将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下，由于从在此之前便从气口喷射阀12p进行燃料喷射的状态停止燃料喷射，因此燃料附着量较大地减少。以修正量-A1为与修正量A1绝对值相同的值进行说明。
与修正量B1、B2、B3...同样，修正量-B1、-B2、-B3...分别是与进气门Vi的温度的变化相应的修正量。随着在进气门Vi的燃料的附着量减少，进气门Vi的温度上升，伴随进气门Vi的温度的上升而附着于进气门Vi的燃料的一个循环的期间中的蒸发量也增大。因此，修正量-B1、-B2、-B3...以其绝对值逐渐地降低的方式算出，以减少量逐渐地收敛为零的方式算出。以修正量-B1、-B2、-B3...分别为与修正量B1、B2、B3...绝对值相同的值进行说明。
修正量-A1、-B1、-B2、-B3...通过与上述的修正量A1、B1、B2、B3类似的方法算出。具体而言，在修正量-A1、-B1、-B2、-B3...的算出中，将修正量的总量作为负值来使用，其他方面与修正量A1、B1、B2、B3的算出方法相同。在该情况下，修正量的算出方法也为一例，并不限定于上述。
在本说明书中，将上述的修正量A1、-A1总称为与气口喷射比例的变化相应的修正量A。将修正量B1、B2...-B1、-B2...总称为与进气门Vi的温度的变化相应的修正量B。
对在执行燃料喷射量的修正的期间变更了气口喷射比例的情况下可能引起的问题进行说明。图6A是示出在将气口喷射比例从0％变更为100％并执行燃料喷射量的修正的期间，将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的修正量的变化的时间图。图6B是在将气口喷射比例从0％变更为100％并执行燃料喷射量的修正的期间，将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的修正量的说明图。例如，如图6A所示，在从将气口喷射比例从0％变更为100％起在第四次循环中将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下，第四次循环中的修正量有可能作为对修正量B3加上了修正量-A1而得的值被算出。第五次循环中的修正量有可能作为对修正量B4加上了修正量-B1而得的值被算出。如上所述，将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下的燃料喷射量的修正量与将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的燃料喷射量的修正量抵消，将气口喷射比例从100％变更为0％之后的修正量不足原本的修正量。在将气口喷射比例从100％变更为0％并执行燃料喷射量的修正的期间，将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下也可能同样地引起所述问题。因此，在本实施例中，ECU50执行以下那样的控制。
图7是示出ECU50所执行的控制的一例的流程图。所述控制以预定的周期反复执行。对是否为上述的燃料喷射量的修正的执行期间进行判定(步骤S1)。例如，基于是否算出了修正量来完成上述的判定。在步骤S1中进行否定判定的情况下，本控制结束。在步骤S1中进行肯定判定的情况下，对是否变更了气口喷射比例进行判定(步骤S3)。在步骤S3中进行否定判定的情况下，本控制结束。
在步骤S3中进行肯定判定的情况下，执行保护处理(步骤S5)。保护处理是限制上述的修正量B的值的处理。具体而言，是如下处理：在将修正量A作为正值算出了的情况下，将修正量B的下限值限制为零，在将修正量A作为负值算出了的情况下，将修正量B的上限值限制为零。构成为，在正在基于正值和负值的一方的修正量执行修正的期间，变更气口喷射比例并算出了正值和负值的另一方的修正量的情况下，限制一方的修正量反映于基本喷射量。
通过上述的处理，例如，在上述的图6A的例子中，将气口喷射比例从100％变更为0％而算出的修正量-A1为负值，因此修正量B3、B4...的上限值被限制为零。由于修正量-B1、-B2、-B3...为负值，因此即使上限值被限制为零实质上也没有被限制。实质上没有使修正量B3、B4...作为修正量反映于燃料喷射量，而是仅使修正量-B1、-B2...反映于燃料喷射量。
图8是示出本实施例中的修正量的变化的时间图。在将气口喷射比例从0％变更为100％并执行燃料喷射量的修正的期间，将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下，像上述那样不使修正量B3、B4...反映，而是使修正量-A1、-B1、-B2...反映于燃料喷射量。因此，能够确保将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下的修正量。
在将气口喷射比例从100％变更为0％并执行燃料喷射量的修正的期间，将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下，将气口喷射比例从0％变更为100％而算出的修正量A1为正值，因此将修正量B的下限值限制为零。将气口喷射比例从100％变更为0％而算出的修正量B的下限值被限制为零，因此实质上不使所述修正量B反映于燃料喷射量。例如，在从将气口喷射比例从100％变更为0％起在第四次循环将气口喷射比例从0％变更为100％的情况下，实质上不使修正量-B3、-B4...反映于基本喷射量，而是仅使修正量A1、B1、B2...反映。因此，即使在该情况下，也能够确保将气口喷射比例从100％变更为0％的情况下的修正量。
像以上那样，在正在执行修正的期间变更了气口喷射比例的情况下，能够基于因气口喷射比例的变更而算出的修正量A为正值还是负值，设定算出的修正量B的上限值和下限值，限制不需要的修正量反映于燃料喷射量。通过这样的简单的方法，能够在气口喷射比例变更后，也能够适当的修正量，能够适当地修正燃料喷射量，能够实现期望的空燃比。
在上述实施例中，对将气口喷射比例从0％变更为100％、或者从100％变更为0％的情况进行了说明，但不限定于此。例如，在将气口喷射比例控制为0％与100％之间的恒定比例而从缸内喷射阀12d和气口喷射阀12p双方喷射燃料的期间，即使在正在以增大气口喷射比例的方式进行变更并执行燃料喷射量的修正的期间，以减少气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，也能够应用上述内容。同样地，在将气口喷射比例控制为0％与100％之间的恒定比例而从缸内喷射阀12d和气口喷射阀12p双方喷射燃料的期间，即使在正在以减少气口喷射比例的方式进行变更并执行燃料喷射量的修正的期间，以增大气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，也能够应用上述内容。
以上，对本发明的实施例进行了详细叙述，但本发明并不限定于该特定的实施例，在权利要求书所记载的本发明的要旨的范围内，能够进行各种变形、变更。

Claims (3)

1.一种内燃机的燃料喷射控制装置，所述内燃机具备缸内喷射阀和气口喷射阀，其特征在于，包括电子控制单元，该电子控制单元构成为，
根据所述内燃机的运转状态变更气口喷射比例，所述气口喷射比例是从所述气口喷射阀喷射的燃料喷射量相对于从所述缸内喷射阀和气口喷射阀喷射的总燃料喷射量的比例，
在变更了所述气口喷射比例的情况下，将修正量反映于与所述内燃机的运转状态相应的燃料的基本喷射量来执行所述总燃料喷射量的修正，
在以增大所述气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将所述修正量作为正值算出，
在以减少所述气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将所述修正量作为负值算出，
以所述修正量逐渐地收敛为零的方式进行算出，
在正在基于作为正值和负值的一方的所述修正量的第1修正量执行所述修正的期间，变更所述气口喷射比例并算出了作为正值和负值的另一方的所述修正量的第2修正量的情况下，限制所述第1修正量反映于所述基本喷射量。
2.根据权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述第2修正量为正值的情况下，针对所述第1修正量将下限值设定为零，
所述电子控制单元构成为，在所述第2修正量为负值的情况下，针对所述第1修正量将上限值设定为零。
3.一种内燃机的控制方法，所述内燃机具备缸内喷射阀和气口喷射阀，其特征在于，包括：
根据所述内燃机的运转状态，由电子控制单元变更气口喷射比例，所述气口喷射比例是从所述气口喷射阀喷射的燃料喷射量相对于从所述缸内喷射阀和气口喷射阀喷射的总燃料喷射量的比例；
在所述电子控制单元变更了所述气口喷射比例的情况下，将修正量反映于与所述内燃机的运转状态相应的燃料的基本喷射量，由所述电子控制单元执行所述总燃料喷射量的修正；
在所述电子控制单元以增大所述气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，由所述电子控制单元将所述修正量作为正值算出；
在以减少所述气口喷射比例的方式进行了变更的情况下，将所述修正量作为负值算出；
以所述修正量逐渐地收敛为零的方式进行算出；以及
在正在基于作为正值和负值的一方的所述修正量的第1修正量执行所述修正的期间，所述电子控制单元变更所述气口喷射比例并算出了作为正值和负值的另一方的所述修正量的第2修正量的情况下，由所述电子控制单元限制所述第1修正量反映于所述基本喷射量。
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