CN1654797A - 内燃机控制*** - Google Patents

Abstract

一种内燃机具有将燃料喷入气缸中的用于缸内喷射的喷射器和将燃料喷入进气口中用于进气道喷射的喷射器，两种喷射器根据运行状态进行转换使用，其中当使用第一或第二喷射器其中任何一种的运行条件范围转换为使用其另一种喷射器的条件范围时，在转换期间的整个预定时间段由第一或第二喷射器其中任何一种喷射的燃料量逐渐减少，而由另一种喷射器喷射的燃料量逐渐增加。而且在转换时，点火正时和节气门开启角的至少其中之一逐渐变化。

Description

内燃机控制***

技术领域

本发明涉及内燃机的控制***，更具体地说涉及一种内燃机控制***，该内燃机包括用于缸内喷射的喷射器，以在高载荷将燃料喷射入气缸中，和用于进气道喷射的喷射器，以在低、中载荷将燃料喷射入进气口中，并且根据运行状况将燃料喷射从一种喷射器转换到另一种喷射器使用。

背景技术

一般来说，已知一种内燃机，该内燃机包括用于缸内喷射的喷射器和用于进气道喷射的喷射器，前种喷射器将燃料喷射入气缸中，后种喷射器将燃料喷射入进气口中，该内燃机根据发动机的运行状况适于将燃料喷射从一种喷射器转换到另一种喷射器，这种内燃机披露在日本专利申请公开63-154816、2000-364409以及6-193495等中。

根据日本专利申请公开第63-154816号中的所描述的***，在适于在低载荷运行范围内通过直接喷射的分层燃烧和在高载荷运行范围内通过进气歧管燃料喷射的均匀燃烧之间转换运行的发动机中，在直接喷射和歧管喷射之间转换时，同时进行两种喷射以防止由于响应或跟随喷射转换的延迟而引起的可燃性降低。

而且，日本专利申请公开第2000-364409号所描述的***实现了在低载荷运行范围内的分层燃烧和在高载荷运行范围内的均匀燃烧，以便改进燃料效率和输出特性，并且使燃料也能够在均匀燃烧下的运行期间由用于缸内喷射的喷射器喷射，也可由从在分层燃烧下的运行转换的用于进气道喷射的喷射器喷射，以便通过与燃料汽化有关的冷却作用降低气缸中的温度并进而降低用于缸内喷射的喷射器的温度，因此防止沉积物的积累。

还有，在日本专利申请公开第6-193495号描述的***中，当燃料喷射从由用于缸内喷射的喷射器的缸内喷射转换到由用于进气道喷射的喷射器的歧管喷射时，吸入空气量减少，并且在用于缸内喷射的喷射器运行期间在转换之前燃料供给量增加，然后，燃料喷射转换到用于进气道喷射的喷射器的激活状态，从而抑制转矩波动。另一方面，当运行从用于进气道喷射的喷射器向用于缸内喷射的喷射器转换时，在燃料喷射从用于进气道喷射的喷射器的激活状态转换到用于缸内喷射的喷射器的激活状态之后，该***增加吸入空气量同时减少燃料供给量。

上述日本专利申请公开第63-154816和2000-364409号描述的***构造成用于使发动机在低载荷运行范围内的分层燃烧和在高载荷运行范围内的均匀燃烧之间转换运行，其中燃料供给形式的改变不引起明显的转矩波动。因此，不涉及这种转矩波动。

偶尔，在具有用于缸内喷射的喷射器和用于进气道喷射的喷射器的发动机中，前种喷射器在高载荷将燃料喷射入气缸中，后种喷射器在低、中载荷将燃料喷射入进气口，例如，当燃料喷射从在低、中载荷喷射燃料的用于进气道喷射的喷射器向用于缸内喷射的喷射器转换时，与用进气道喷射的情况相比，由于由用于缸内喷射直接进入该气缸的喷射器所喷射的燃料的汽化潜热的帮助，充气效率提高。结果，引起吸入空气量的增加，因此引起转矩波动(增加)。另一方面，当燃料喷射从用于高载荷下的缸内喷射的喷射器向用于进气道喷射的喷射器转换时，充气效率降低，因此引起转矩波动(减少)。

因此，为了抑制这种转矩波动，可以考虑在上述日本专利申请公开6-193496号描述的技术应用。但是，当这里描述的技术应用于包括用于缸内喷射的喷射器和用于进气道喷射的喷射器的内燃机时，前种喷射器在高载荷将燃料喷入气缸中，后种喷射器在低、中载荷将燃料喷入进气口中，并且将燃料喷射根据运行状态从两种喷射器中的一种向另一种转换时，在转换时愈加产生转矩波动的问题。其理由如下：例如，当燃料喷射从在低、中载荷用于进气道喷射的喷射器向缸内喷射的喷射器转换时，与用进气道喷射的情况相比，如上所述由于由直接进入该气缸的缸内喷射的喷射器所喷射燃料的汽化潜热的帮助，充气效率提高。结果引起吸入空气量的变化，因此引起转矩波动。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种内燃机控制***，其能够防止在用于缸内喷射的喷射器和用于进气道喷射的喷射器之间的转换期间发生转矩波动，从而消除这种常规的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面用于内燃机的控制***包括在高载荷将燃料喷入气缸中的用于缸内喷射的喷射器(第一喷射器)和在低、中载荷将燃料喷入进气口中的用于进气道喷射的喷射器(第二喷射器)，两种喷射器根据运行状态进行转换使用，其中，当使用用于进气道喷射的喷射器或用于缸内喷射的喷射器中的任何一种的运行状况范围转换到使用另一种喷射器的运行状况范围时，在转换期间的整个预定时间内，由其中一种喷射器喷射的燃料量逐渐减少，而由另一种喷射器喷射的燃料量逐渐增加。

在这里，优选的是，在转换期间的整个预定的时间内，节气门开启角和点火正时其中至少一个从使用一种喷射器的运行状况范围的最佳值逐渐改变到使用另一种喷射器的运行状况范围的最佳值。

根据本发明的一方面用于内燃机的控制***，该内燃机包括在高载荷将燃料喷入气缸中的用于缸内喷射的喷射器和在低、中载荷将燃料喷入进气口中的用于进气道喷射的喷射器，两种喷射器根据运行状态进行转换使用。当使用用于进气道喷射的喷射器或用于缸内喷射的喷射器其中任何一种的运行状况范围转换到使用另一种喷射器的运行状况范围时，在转换期间的整个预定时间内，由其中一种喷射器喷射的燃料量逐渐减少，而由另一种喷射器喷射的燃料量逐渐增加。因此不产生快速转矩波动，并且因此抑制冲击。

而且，由于在转换期间的整个预定的时间，节气门开启角或点火正时中的任意一个从使用其中一种喷射器的运行状况范围的最佳值逐渐改变到使用另一种喷射器的运行状况范围的最佳值，快速转矩波动被防止，因此冲击被抑制。

本发明的上述的和其他的目的、效果、特征和优点从下面结合附图的实施例的描述将变得更加清楚。

附图说明

图1是示意图，示出根据本发明用于内燃机的控制***的简要结构。

图2是曲线图，示出在本发明的优选实施例中根据运行范围的喷射形式。

图3是流程图，示出本发明优选实施例中的一个控制例子。

图4A至图4C是曲线图，示出本发明优选实施例的喷射器转换过程，其中图4A示出燃料喷射量比，图4B示出点火正时，而图4C示出节气门的开启角。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的优选实施例。

参考图1，在图1中示出根据本发明用于内燃机的控制***的简要结构图，内燃机1包括多个气缸，例如，四个气缸1a。每个气缸1a通过相应的进气歧管连接于进气管3，并且进气管3经空气流量计4连接于空气滤清器5。由诸如步进马达的节气门马达6驱动的节气门7设置在进气管3中。另一方面，每个气缸连接于三元催化转换器9。

将燃料喷入气缸中的用于缸内喷射的喷射器11和将燃料喷射入进气口中的用于进气道喷射的喷射器12连接于每个气1a。这些喷射器11和12根据来自电子控制单元30的输出信号独立地控制。而且，用于缸内喷射的每个喷射器11连接于公用燃料分配管(未示出)，公用燃料分配管又连接于高压泵。另一方面，用于进气道喷射的每个喷射器12也连接于公用燃料分配管(未示出)，公用燃料分配管又连接于低压泵。

此外，设置有气缸体13、在其顶面上具有凹进部分14a的活塞14、固定于气缸体13的气缸盖15、形成在活塞14和气缸盖15之间的燃烧室16、进气阀17、排气阀18、进气口19、排气口20以及通过点火器(未示出)通电的火花塞21。该进气口19形成为，流入燃烧室16的空气产生绕气缸轴线的螺旋流。凹进部分14a形成为从位于用于缸内喷射的喷射器11侧的活塞14的外周边缘部分朝着活塞14的中心部分延伸，并进一步向上延伸到火花塞21的下面。

还有，包括数字计算机的电子控制单元(以下称作ECU)30包括通过双向总线相互连接的ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、CPU(微处理器)、输入、输出端口等。空气流量计4产生与吸入空气量成比例的输出电压，并且该空气流量计4的输出电压通过AD转换器输入给ECU 30的输入端口。而且，还设置水温传感器31，其产生与水温成比例的输出电压，速度传感器32，其产生表示发动机转速的输出脉冲，以及载荷传感器33，其产生与加速器踏板的下压量(以下称作加速器踏板角)成比例的输出电压，并且这些输出电压同样输入给ECU 30。此外，在分别通过上述的空气流量计4和速度传感器3所得到的吸入空气量和发动机转速的基础上，根据运行范围设置的燃料喷射量的值被绘制并事先存储在ECU 30的ROM中。还有，关于点火正时和节气门开启角，在分别通过载荷传感器33和速度传感器32得到的加速器踏板角和发动机转速的基础上，根据运行范围设置的点火正时和节气门开启角的最佳值被绘制并事先存储。而且，ECU 30的输出端口通过它们相应的驱动电路连接于节气门马达6、用于缸内喷射的每个喷射器11、用于进气道喷射的每个喷射器12和火花塞21。

接下来，下面将描述具有根据本发明的上述结构的优选实施例的控制***的一个控制实例。一般来说，当用于控制***的控制开始时，在预定的时间间隔电子控制单元30从由检测加速器踏板角的载荷传感器33得到的发动机载荷和由速度传感器32得到的发动机转速首先确定发动机的运行条件或运行范围。该电子控制单元30然后如图2所示选定在低、中载荷用于进气道喷射的喷射器12的喷射范围(以下称作进气道喷射范围[1])和在高载荷用于缸内喷射的喷射器11的喷射范围(以下称作缸内直接喷射范围[2])。同时，电子控制单元30确定存储在映射图表中的燃料喷射量的值，该图表用吸入空气量和发动机转速设定为参数，并进行控制以便该确定的燃料量由用于缸内喷射的喷射器11和用于进气道喷射的喷射器12中的所选的一个来喷射。

现在，举个例子，在运行条件从用于进气道喷射的喷射器12的进气道喷射范围[1]转换到用于缸内喷射的喷射器11的缸内直接喷射范围[2]的情况，从用于进气道喷射的喷射器12向用于缸内喷射的喷射器11转换时的一个控制例子将参考流程图3进行描述。在图3流程图的步骤S30，执行在进气道喷射下的运行，并且从这种状态该过程进行到步骤S31，其中判断是否需要转换当前运行条件范围。更具体地说，从分别由检测加速器踏板角的载荷传感器33和速度传感器32得到的发动机载荷和发动机转速判断发动机所需要的运行条件是否在缸内直接喷射范围[2]内。如果判断是否定的(“否”)，即运行条件保持在进气道喷射范围[1]，则过程返回到步骤S30，继续在由用于进气道喷射的喷射器12的进气道喷射下运行。另一方面，如果在步骤31的判断是肯定的(“是”)，即需转换到缸内直接喷射范围[2]，该过程进行到步骤S32。

然后，在步骤32，在转换过程中预定的时间段t，在缸内直接喷射范围内的点火正时SA_D和节气门开启角TA_D分别从映射图中读出，其中其最佳值根据运行条件由经验等确定。下一步，该过程进行到步骤S33，其中计算在转换期间在预定的时间t内将由每个喷射器喷射的燃料量、点火正时以及节气门的开启角。

得到供给发动机1的总燃料喷射量作为存储在映射图表中的值，如上所述该图表用吸入空气量和发动机转速设定为参数，并且在转换的起始点t_s之前，总燃料喷射量如图4A所示100％地由用于进气道喷射的喷射器12喷射，没有燃料由用于缸内喷射的喷射器11喷射。然后，为了总燃料喷射量100％地由用于缸内喷射的喷射器11喷射，由用于进气道喷射的喷射器12喷射的燃料量在预定的时间t过去之后在转换的终点t_f为零，计算每个喷射器所喷射的燃料量，以便由用于进气道喷射的喷射器12喷射燃料量逐渐减少(参考图4A中的a)，由用于缸内喷射的喷射器11喷射燃料量逐渐增加(参考图4A中的b)。

还有，得到点火正时作为存储在映射图表中的值，该图表用加速器踏板角和发动机转速设定为参数，在转换的开始点t_s之前，发动机在进气道喷射范围内在最佳点火正时SA_P运行。因此，根据在步骤S32读出的在缸内直接喷射范围内的最佳点火正时SA_D和在进气道喷射范围内的最佳点火正时SA_P，计算在转换过程中在预定时间段t的点火正时，以便点火正时从进气道喷射运行条件范围的最佳值SA_P逐渐变化到缸内直接喷射运行条件范围的最佳值SA_D，如图4B所示。

类似地，获得节气门开启角作为储存在映射图表中的值，该图表用加速器踏板角和发动机转速设定为参数，在转换的开始点t_s之前，发动机在进气道喷射范围的最佳节气门开启角TA_P运行。因此根据在步骤S32读取的缸内直接喷射范围的最佳节气门开启角TA_D和进气道喷射范围的最佳节气门开启角TA_P，计算在转换过程中在预定时间段t的节气门开启角，以便节气门开启角从进气道喷射运行条件范围的最佳值TA_P逐渐转换到缸内直接喷射运行范围的最佳值TA_D，如图4C所示。

然后，在步骤S34，根据在步骤S33计算的在转换过程中喷射比，用于缸内喷射的喷射器11和用于进气道喷射的喷射器12，每个都喷射用于均匀燃烧的预定的燃料量。由于转换是在燃料喷射量比逐渐变化的过程中进行，没有产生快速转矩波动，因而冲击能够被抑制。关于点火正时和节气门开启角，根据相关的计算值驱动点火器(未示出)和节气门马达6并对其进行控制。

在上面，将运行条件从用于进气道喷射的喷射器12的进气道喷射范围[1]向由用于缸内喷射的喷射器11的缸内直接喷射范围[2]转换的情况作为例子，已经对从用于进气道喷射的喷射器12向用于缸内喷射的喷射器11转换时的控制进行了描述，但是应当指出，在从相反的方向进行转换的情况下，也可以进行同样的控制。

而且，上述的转换控制以及点火正时和节气门开启角变化控制不是必须在同时进行，并且至少应当进行燃料转换控制。还有，点火正时和节气门开启角变化控制不是必须在同时进行，并且可以只进行至少其中一种控制。但是，很明显，同时进行这些控制将进一步减少快速转矩波动，从而抑制冲击。

本发明已经就优选实施例进行了详细的描述，对本领域的技术人员来说，很显然从上面的描述中可以进行变化和修改而不脱离本发明广义的范围，因此，权利要求覆盖落入本发明精神实质范围内的所有变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的控制***，该内燃机装有在高载荷将燃料喷入气缸中的用于缸内喷射的第一喷射器和在低、中载荷将燃料喷入进气口中的用于进气道喷射的第二喷射器，所述第一和第二喷射器根据运行状态进行转换使用，该控制***包括：

控制单元，其以这样的方式进行转换控制，当使用第一或第二喷射器中的任何一种的运行条件范围被转换到使用其中另一种喷射器的运行条件范围时，在转换期间的整个预定时间段，由第一或第二喷射器中任何一种喷射的燃料量逐渐减少，而由另一种喷射器喷射的燃料量逐渐增加。

2.根据权利要求1的用于内燃机的控制***，其中：所述控制单元控制节气门开启角或点火正时中的至少其中之一，以便在转换期间的整个预定时间段使节气门开启角或点火正时中的至少其中之一从使用第一或第二喷射器其中之一的运行条件范围的最佳值逐渐变化到使用另一种的运行条件范围的最佳值。

3.一种用于内燃机的控制***，该内燃机装有将燃料喷入气缸中的用于缸内喷射的第一喷射器和将燃料喷入进气口中的用于进气道喷射的第二喷射器，该控制***包括：

检测器，检测该内燃机的运行条件；

转换部分，根据由检测器检测的运行条件将由第一或第二喷射器其中之一的燃料喷射转换为另一种喷射器的燃料喷射；以及

燃料喷射量改变部分，在由转换部分进行转换期间的整个预定时间段，逐渐减少由第一或第二喷射器其中之一喷射的燃料量，同时逐渐增加由另一种喷射器喷射的燃料量。

4.根据权利要求3的用于内燃机的控制***，其中：

在高载荷进行由第一喷射器的燃料喷射，而在低载荷和中等载荷进行由第二喷射器的燃料喷射。

5.根据权利要求4的用于内燃机的控制***，其中：

在转换期间的预定时间是根据运行条件以最佳值确定的。

6.根据权利要求5的用于内燃机的控制***，还包括：

用于节气门开启角或点火正时中的至少其中之一的改变部分，在转换期间的整个预定时间段内使节气门开启角或点火正时中的至少其中之一从使用第一或第二喷射器其中之一的运行条件范围的最佳值逐渐变化到使用另一种喷射器的运行条件范围的最佳值。

7.一种用于内燃机的控制方法，该内燃机装有将燃料喷入气缸中的用于缸内喷射的第一喷射器和将燃料喷入进气口中的用于进气道喷射的第二喷射器，该控制方法包括如下步骤：

检测该内燃机的运行条件；

根据检测的运行条件，将第一或第二喷射器其中之一的燃料喷射转换为另一喷射器的燃料喷射；

在转换期间的整个预定时间段，逐渐减少由第一或第二喷射器其中之一喷射的燃料量，同时逐渐增加由另一种喷射器喷射的燃料量。

8.根据权利要求7的用于内燃机的控制方法，其中：

在高载荷进行由第一喷射器的燃料喷射，而在低载荷和中等载荷进行由第二喷射器的燃料喷射。

9.根据权利要求8的用于内燃机的控制方法，其中：

在转换期间的整个预定时间段是根据运行条件以最佳值确定的。

10.根据权利要求9的用于内燃机的控制方法，还包括如下步骤：

在该转换期间的整个预定时间段使节气门开启角或点火正时中的至少其中之一从使用第一或第二喷射器其中之一的运行条件范围的最佳值逐渐变化到使用另一种喷射器的运行条件范围的最佳值。

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