專利名稱：用于火花點火直噴式內燃機的控制設備以及控制方法
技術領域：
本發明涉及一種將燃料被直接噴射到氣缸中的內燃機的控制設備， 具體涉及一種在上述內燃機中實現令人滿意的燃燒狀態的控制設備。
背景技術：
現今已經將諸如柴油發動機之類的將燃料直接噴射到燃燒室中的直 噴發動機也在用于車輛的行駛等的汽油發動機領域中投入實際應用。汽 油發動機包括用于將燃料噴射到燃燒室中的缸內噴射器以及火花塞，其 中諸如怠速期間之類的情況下內燃機處于低負載狀態下時，燃料在壓縮 行程中被噴入氣缸以進行半層狀燃燒，而在內燃機處于高負載狀態下 時，燃料在進氣行程中被噴入氣缸以進行均勻燃燒，從而實現高燃料效 率及高輸出。日本專利早期公開號涉及一種柴油發動機，并揭示了 一種對燃料噴射設備進行激勵以在至少兩個時間上連續的噴射階段中進 行燃料噴射的方法。日本專利早期公開號中的燃料噴射設備僅涉及對專用 于柴油發動機的燃料噴射設備進行激勵的方法。具體而言，燃料噴射被 劃分為多個階段，并在主噴射之前進行輔助(初步)引燃噴射(pilot injection)，由此逐步開始主燃燒并降低震動或噪音。同時，在直噴汽油發動機中，也執行雙次(two-split)燃料噴射，由 此改善空氣燃料混合物(空氣及燃料)的混合狀態以實現對燃料噴射量 的減小并實現燃燒穩定。特別是在燃燒功效不令人滿意的冷機狀態，上 述功能及效果極為有效。在此情況下，如果在直噴汽油發動機中在雙次 噴射中在第一次噴射結束之前開始第二次噴射的時間就已到來，則第一 次燃料噴射就延續至第二次燃料噴射，實際上進行一次噴射。在此情況下，弓I起燃料缺少了與不能在第一次噴射中被噴射相對應的量的情況，由此空燃比變稀。在正常設定燃料壓力下，可以進行如下 設定使得第一次燃料噴射不與第二次燃料噴射重疊。但是，如果供應 至直接噴射器的燃料的壓力(以下可稱為燃料壓力)較低，則用于噴射 相同燃料量的時間段會變長(在一些情況下，會以上述方式顯著降低燃 料壓力)。然后，第一次燃料噴射持續至第二次燃料噴射。除了上述燃 料壓力降低之外，如果進氣的溫度極低且充氣效率較高(質量流率較 高)，則盡管空氣體積較小，空氣質量卻較大。因此，為了控制空燃 比，所需的燃料噴射量會變大。因而，用于第一次燃料噴射的時間段會 變長，且第一次噴射持續至第二次燃料噴射。但是，上述日本專利早期公開號旨在實現柴油發動機 的燃燒穩定，其在目的方面不同于以雙次噴射進行燃料噴射的直噴汽油 發動機。因此，難以根據其原本的方案來直接將應用該文獻中所揭示的 燃料噴射設備。發明內容為解決上述問題進行了本發明。本發明的目的在于提供一種用于火 花點火直噴內燃機的控制設備及控制方法，其可根據雙次噴射邏輯 (logic)(在燃料噴射過程中對燃料進行雙次噴射)實現令人滿意的燃 燒狀態(特別是在冷機狀態下)。根據本發明的控制設備對一種火花點火直噴內燃機進行控制，所述 火花點火直噴內燃機包括將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射機構。所 述控制設備通過在燃料噴射過程中采用單次噴射邏輯和雙次噴射邏輯中 的任意一者，來對用于將燃料噴射到所述氣缸中的所述燃料噴射機構進 行控制，在所述單次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行一次燃料噴 射，而在所述雙次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行至少兩次燃料噴 射。如果在采用所述雙次噴射邏輯時所述雙次噴射邏輯的第一次燃料噴 射與第二次燃料噴射彼此重疊，則所述控制設備將所述雙次噴射邏輯改變為所述單次噴射邏輯。根據本發明，例如在直噴汽油發動機中，在某些情況下采用雙次噴 射邏輯以通過雙次噴射的方式噴射燃料來改進空氣燃料混合物(空氣與 燃料)的混合狀態，以減小噴射量并穩定燃燒(特別是在燃燒狀態不佳8的冷機狀態)。但是，如果第二次燃料噴射在雙次噴射邏輯的第一次燃 料噴射結束之前(在噴射了第一次噴射所需量的燃料之前)便開始，則 總燃料噴射量會不足，且燃燒室內的空氣燃料混合物會變稀。因此，在 上述情況下，將雙次噴射邏輯改變為單次噴射邏輯，由此能夠維持令人 滿意的空燃比。在其他情況下采用雙次噴射邏輯，可以特別改變冷態時 的燃燒狀態。因此，可以提供在燃料噴射過程中以雙次噴射來進行燃料 噴射時能夠實現令人滿意的噴射狀態的火花點火直噴內燃機的控制設 備。優選地，所述控制設備對允許進行所述第一次燃料噴射的允許時間 段進行計算，對在所述第一次燃料噴射中用于噴射需求量燃料所需的需 求時間段進行計算，并且如果所述需求時間段比所述允許時間段更長， 則判定所述第一次燃料噴射與所述第二次燃料噴射彼此重疊，并將所述 雙次噴射邏輯改變為所述單次噴射邏輯，其中，所述允許時間段的結束 被設定為所述第二次燃料噴射開始的時間。根據本發明，計算允許第一次燃料噴射的時間段，且該時間段的結 束被設定為第二次燃料噴射的開始時間，由此能夠判定雙次噴射邏輯是 否應被改變為單次噴射邏輯。更優選地，所述控制設備計算允許進行所述第一次燃料噴射的所述 允許時間段，所述允許時間段的開始被設定為所述第一次燃料噴射開始 的時間，而所述允許時間段的結束被設定為所述第二次燃料噴射開始的 時間。根據本發明，計算允許進行第一次燃料噴射的允許時間段，所述允 許時間段的開始被設定為雙次噴射邏輯的第一次燃料噴射開始的時間， 而所述允許時間段的結束被設定為雙次噴射邏輯的第二次燃料噴射開始 的時間，由此能夠判定雙次噴射邏輯是否應被改變為單次噴射邏輯。更優選地，所述控制設備根據當所述內燃機的發動機轉速較高時設 定較短的時間段的信息來計算允許進行所述第一次燃料噴射的允許時間 段，計算在所述第一次燃料噴射中用于噴射需求量燃料所需的需求時間 段，并且如果所述需求時間段比所述允許時間段更長，則判定所述第一 次燃料噴射與所述第二次燃料噴射彼此重疊，并將所述雙次噴射邏輯改 變為所述單次噴射邏輯。9根據本發明，通過利用預先設定的當發動機轉速越高允許時間段越 短的信息，在無需對允許時間段進行操作的情況下，就能夠根據需求時 間段比允許時間段更長的情況做出第一次燃料噴射與第二次燃料噴射重 疊的判定，并且能夠將雙次噴射邏輯改變為單次噴射邏輯。根據本發明的另一方面的控制設備控制一種火花點火直噴內燃機， 所述火花點火直噴內燃機包括將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射機 構。所述控制設備通過在燃料噴射過程中采用單次噴射邏輯和雙次噴射 邏輯中的任意一者，來對用于將燃料噴射到所述氣缸中的所述燃料噴射 機構進行控制，在所述單次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行一次燃 料噴射，而在所述雙次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行至少兩次燃 料噴射。如果在采用所述雙次噴射邏輯時所述雙次噴射邏輯的第一次燃 料噴射與第二次燃料噴射彼此重疊，則所述控制設備通過在所述第一次 燃料噴射的噴射量中減去與重疊部分對應的噴射量并將與所述重疊部分 對應的所述噴射量和所述第二次燃料噴射的噴射量相加來執行修正，以 在所述第一次燃料噴射和所述第二次燃料噴射中噴射修正量的燃料。根據本發明，在直噴汽油發動機中在某些情況下采用雙次噴射邏輯 以通過以雙次噴射的方式來噴射燃料來改進空氣燃料混合物(空氣與燃 料)的混合狀態以減小噴射量并穩定燃燒(特別是在燃燒狀態不佳的冷 機狀態)。但是，如果第二次燃料噴射在雙次噴射邏輯的第一次燃料噴 射結束之前(在噴射了第一次噴射所需量的燃料之前)便開始，則總燃 料噴射量會不足，且燃燒室內的空氣燃料混合物會變稀。因此，在上述 情況下，對第二次燃料噴射在正在執行雙次噴射邏輯的第一次噴射時便 開始所引起的缺乏量進行計算。從雙次噴射邏輯的第一次噴射量減去上 述缺乏量以計算雙次噴射邏輯的第一次噴射量。此外，將該缺乏量加到 雙次噴射邏輯的第二次噴射量來計算雙次噴射邏輯的第二次噴射量。因 此，能夠在不引起總燃料噴射量的缺乏的情況下以雙次噴射的方式進行 燃料噴射。因此可以特別改進冷態時的燃燒狀態。因此，可以提供在燃 料噴射過程中以雙次噴射來進行燃料噴射時能夠實現令人滿意的噴射狀 態的火花點火直噴內燃機的控制設備。結合附圖，通過對本發明的以下詳細描述，本發明的上述及其他目 的、特征、方面及優點將變的更加清楚。


圖1是由根據本發明的第一實施例的發動機控制設備控制的發動機 的整體結構圖。圖2是流程圖，示出了由起根據本發明第一實施例的發動機控制設備作用的發動機ECU執行的程序的控制結構。圖3和圖4示出了當執行圖2中的程序時的燃料噴射狀態。圖5是流程圖，示出了由起根據本發明第二實施例的發動機控制設備作用的發動機ECU執行的程序的控制結構。圖6示出了存儲在圖5中的發動機ECU中的映射圖。圖7是流程圖，示出了由起根據本發明第三實施例的發動機控制設備作用的發動機ECU執行的程序的控制結構。圖8和圖9示出了當執行圖7中的程序時的燃料噴射狀態。
具體實施方式
以下將參考附圖描述本發明的實施例。在以下描述中，相同的元件 被賦予相同的標記。其標號及功能亦相同。因此，將不再重復對其的詳 細描述。注意，在這里以及權利要求中使用的術語"邏輯(logic)"指 "控制"或"控制狀態"。 <第一實施例>圖1示出了由根據本發明的發動機控制設備控制的直噴發動機的整 體結構圖。在發動機10中，氣缸蓋110以覆蓋氣缸體100的方式安裝在氣缸體 100上方，且活塞120被可滑動地保持在形成于氣缸體100中的氣缸 100A內。活塞120在氣缸100A內的豎直往復運動被轉換為曲軸130的 旋轉運動，并被傳遞至變速器等部件。在起動發動機時，曲軸130被連 接至起動器30，飛輪140置于曲軸130與起動器30之間。燃燒室1000形成在活塞120上方，氣缸體100及氣缸蓋110形成燃 燒室的壁。在燃燒室1000中，進行空氣燃料混合物的燃燒，燃燒的爆發 力引起活塞120進行豎直往復運動。以穿過氣缸蓋110并伸入燃燒室 1000的方式設置的火花塞150將空氣燃料混合物引燃。通過氣缸蓋110以及在連接至其的進氣管內形成的進氣歧管1010來 供應構成空氣燃料混合物的空氣。此外，通過排氣歧管1020進行從燃燒 室1000的排氣。在進氣歧管IOIO與燃燒室1000之間的連接/斷開之間進 行切換的進氣門160以及在排氣歧管1020與燃燒室IOOO之間的連接漸開之間進行切換的排氣門no被安裝至氣缸蓋iio。板狀節氣門190被設置在進氣管內，并根據節氣門190的開度來調 節進入進氣歧管1010的氣流。通過電磁缸內噴射器210來供應構成空氣燃料混合物的燃料。以穿 過氣缸蓋110的方式來設置缸內噴射器210，且缸內噴射器210從其末端 噴嘴部將燃料噴射到燃燒室1000中。以從燃料箱250抽吸的燃料被低壓泵240及高壓泵230分兩個階段 增壓的方式將燃料供應至缸內噴射器210。經由帶等構件由從發動機10 的曲軸130傳遞的動力來驅動高壓泵230。另一方面，由電能來驅動低壓 泵240。此外，設置有對諸如火花塞150、節氣門190、及缸內噴射器210之 類的發動機的各個部件進行控制的發動機控制計算機(以下，稱為發動 機ECU (電子控制單元))60。發動機ECU 60具有包括CPU (中央處 理單元)、RAM (隨機訪問存儲器)、及ROM (只讀存儲器)等器件 的通用結構。發動機ECU 60響應于來自各種傳感器的檢測信號等來激勵 火花塞150，向節氣門190輸出控制信號以調節節氣門190的位置(節氣 門位置)，并利用控制信號向缸內噴射器210供應能量以在規定的時機 打開缸內噴射器210的噴嘴達規定時間段。注意，發動機ECU 60使用缸內噴射器210進行兩次燃料噴射。例 如，第一次燃料噴射始于300。BTDC曲軸角，而第二次燃料噴射始于 140。BTDC曲軸角。如果以上述時機開始燃料噴射，則發動機ECU60可 解決兩個燃料噴射連續的問題。向發動機ECU 60供應信號的傳感器的示例包括對流經進氣歧管 1010的空氣的流率進行測量的質量流量計510、曲軸角傳感器520、 A/F 傳感器530、以及對表示發動機溫度的發動機冷卻劑溫度進行檢測的冷 卻劑溫度傳感器等。當駕駛員在起動時操作車鑰匙時，點火(IG)接通 信號以及起動器接通信號被輸入至發動機ECU 60，并且當駕駛員下壓加速器踏板420時，下壓量被輸入至發動機ECU60。發動機ECU 60根據由質量流量計510檢測的進氣量等來對燃料噴射 量進行控制。在此情況下，發動機ECU60根據基于來自各個傳感器的信 號的發動機轉速及發動機負載來對噴射量及噴射時機進行控制，由此實 現最佳燃燒狀態。在發動機10中，為了將燃料直接噴射到氣缸中，同時 執行噴射正時控制以及噴射量控制。此外，發動機ECU60根據由曲軸角 傳感器520及凸輪位置傳感器等(包括爆震傳感器等)檢測到的信號來 對點火正時進行控制，由此設定最佳點火時機。通過上述控制，能夠實 現發動機10的高輸出以及低排放。此外，發動機ECU 60控制高壓泵230以對供應至缸內噴射器210的 壓力進行控制。在此情況下，例如，通過以下方式控制高壓泵230，以 控制燃料的壓力。高壓泵230包括隨著凸輪的轉動在氣缸內進行往復運動的泵柱塞， 以及由氣缸及泵柱塞構成的增壓腔。與從燃料箱供應燃料的供應泵連通 的泵供應管、允許燃料從增壓腔流出使得燃料返回燃料箱的返回管、以 及將增壓腔內的燃料輸送至缸內噴射器210的高壓輸送管被連接至增壓 腔。此外，在高壓泵230中設置電磁溢流閥，其開啟/關閉以允許泵供應 管、高壓輸送管與增壓腔之間的連接/斷開。當電磁溢流閥被打開且泵柱塞在增大增壓腔的容積的方向上運動 時，S卩，當高壓泵230處于吸入行程時，燃料從泵供應管被抽吸進入增 壓腔。另一方面，當電磁溢流閥關閉，同時泵柱塞在減小增壓腔的容積 的方向上運動時，即，當高壓泵230處于輸送過程時，泵供應管及返回 管從增壓腔斷開，并且增壓腔內的燃料通過高壓輸送管被輸送至缸內噴 射器210。利用上述高壓泵230，僅在輸送過程中電磁溢流閥的閥關閉期間將 燃料輸送至缸內噴射器210。因此，通過對電磁溢流閥的閥關閉開始正 時進行控制(通過調整電磁溢流閥關閉的時段)，可以調整燃料輸送 量。g卩，通過使電磁溢流閥的閥關閉開始正時提前以延長閥關閉時段， 燃料輸送量變大。另一方面，通過延遲電磁溢流閥的閥關閉開始正時以 縮短閥關閉時段，燃料輸送量變小。隨著燃料輸送量的增大，高壓輸送 管內燃料的壓力上升。隨著燃料輸送量的減小，高壓輸送管內的燃料的壓力下降。如上所述，從供應泵供應的燃料被高壓泵230增壓且增壓燃料被以 適當的燃料壓力輸送至缸內噴射器210，由此在向燃燒室直接噴射并供 應燃料的內燃機中也可適當地執行燃料噴射。將參考圖2描述由根據本實施例的發動機ECU 60執行的程序的控制 結構。注意，該程序是發動機ECU60中執行的程序的一個子程序，并以 規定周期重復執行。在步驟(以下將步驟簡稱為S) 10，發動機ECU 60判定是否已經采 用了雙次噴射邏輯。例如，在冷機狀態下采用雙次噴射邏輯。如果已經 采用了雙次噴射邏輯(在S10為"是")，則處理進行至SIOO。否則 (在S10為"否")，處理結束。在SIOO，發動機ECU 60計算雙次噴射邏輯的第一次噴射開始正時 CA (1) 。 BTDC。如上所述，例如將CA (1) 。 BTDC設定為300° BTDC。在SllO，發動機ECU 60計算雙次噴射邏輯的第二次噴射開始正時 CA (2) ° BTDC。如上所述，例如將CA (2) ° BTDC設定為140。 BTDC。在S120，發動機ECU 60計算第一次噴射允許時間段A (ms)。在 此情況下，通過以下等式來計算A: A = (CA (1) - CA (2))/360/發動機轉 速NE/60/1000(ms)。注意，使用單位rpm來表示發動機轉速NE。在S130，發動機ECU 60計算第一次噴射需求時間段B (ms)。在 此情況下，通過以下等式來計算B: B = KINJA x燃料壓力修正系數x eqinji + KINJB (ms)。注意，KINJA表示在基本燃料壓力(例如， lOMPa)下滿足Q (噴射量)-t (噴射時間段)特性的線性關系的部分的 斜率(inclination)。燃料壓力修正系數是在上述基本燃料壓力下對Q-r 特性的修正系數。通過計算總需求噴射量eqinj x第一次噴射的比例而獲 得第一次噴射需求量eqinji。 KINJB表示無效噴射時間段。在S140，發動機ECU 60判定第一次噴射允許時間段A (ms)是否 比第一次噴射需求時間段B (ms)更短。如果第一次噴射允許時間段A (ms) <第一次噴射需求時間段B (ms)(在S140為"是")，則處理 進行至S150。否則(在S140為"否")，處理結束(在此情況下，當14未執行S150中的處理時，采用雙次噴射邏輯)。在S150,發動機ECU 60采用單次噴射邏輯取代已經采用的雙次噴 射邏輯，并執行單次燃料噴射。將參考圖3及圖4描述在由根據本實施例(其采用基于上述結構及 流程圖的雙次噴射邏輯)的發動機ECU 60所控制的發動機的情況下的操 作。例如，第一次燃料噴射開始正時CA (1) ° BTDC被計算為300° BTDC (S100)。例如，第二次燃料噴射開始正時CA (2) ° BTDC被計 算為140。BTDC (S110)。通過計算(CA (1) — CA (2) ) /360/發動機轉速NE/60/1000而獲 得第一次噴射允許時間段A (ms) (S120),通過計算KINJA x燃料壓 力修正系數x eqinji + KINJB而獲得第一次噴射需求時間段B (ms) (S130)。[第一次噴射允許時間段A〈第一次噴射需求時間段B的情況]例如，如果如圖3所示因燃料壓力較低使得雙次噴射邏輯的第一次噴射需求時間段B比第一次噴射允許時間段A更長(在S140為 "是")，則進氣的充氣效率較高且總需求量eqinj更大等，采用單次噴射邏輯取代雙次噴射邏輯(S150)。在這里，如圖3所示，將第二噴射需求時間段相加到第一次噴射需求時間段，并在第一次噴射中噴射總的燃料需求噴射量eqinj，由此滿足總需求噴射量。[第一次噴射允許時間段A》第一次噴射需求時間段B的情況]例如，如果如圖4所示因燃料壓力足夠高使得雙次噴射邏輯的第一 次噴射需求時間段B并不比第一次噴射允許時間段A更長(在S140為 "否")，則進氣的充氣效率較低，且總需求量eqinj較小，等類似情 況，采用雙次噴射邏輯。如圖4所示，在此情況下，在第一次噴射中噴射第一次噴射需求量 eqinji的燃料，在第二次噴射中噴射第二次噴射需求量eqinjis的燃料。將 兩次噴射相加可得到總需求噴射量eqinj。如上所述，根據本實施例的發動機控制設備，如果在雙次噴射中燃 料被噴入氣缸內以改進燃燒時(當采用雙次噴射邏輯時)雙次噴射邏輯的第一次噴射需求時間段比第一次噴射允許時間段更長，則采用單次噴 射邏輯取代雙次噴射邏輯。另一方面，如果雙次噴射邏輯的第一次噴射 需求時間段并不比第一次噴射允許時間段更長，則采用雙次噴射邏輯。 因此，即使當第一次噴射需求時間段因燃料壓力波動或充氣效率波動而 改變時，也可以供應總需求噴射量的燃料。 <第二實施例>現將描述本發明的第二實施例。注意，將不重復與第一實施例相同 的結構(包括硬件及流程圖)的描述。根據本實施例的發動機ECU 60利用采用在第一實施例中計算得到的 第一次噴射允許時間段A以及發動機轉速NE作為參數的映射圖來對表 示第一次噴射允許時間段的上限的噴射上限時間段7" (ms)進行計算。 在此情況下，發動機ECU 60執行與圖2所示的流程圖不同的流程圖中所 示的程序。將參考圖5描述由根據本實施例的發動機ECU 60執行的程序的控制 結構。注意，對圖5所示的流程圖中與圖2所示的流程圖中的處理相同 的處理被賦予相同的步驟標號。因為處理相同，故將不再重復詳細描 述。在S200，發動機ECU 60讀取其中相對于發動機轉速NE設定第一 次噴射上限時間段T (ms)的映射圖(參見圖6)。如圖6所示，發動機 轉速NE越高，第一噴射上限時間段7" (ms)越短。在S210，發動機ECU 60根據圖6中的映射圖來計算第一次噴射上 限時間段7" (ms)。在此情況下，基于由曲軸角傳感器520檢測到的信 號來計算發動機轉速NE。在S220，發動機ECU 60判定雙次噴射邏輯的第一次噴射上限時間 段T (ms)是否比第一次噴射需求時間段B (ms)更短。如果雙次噴射 邏輯的第一次噴射上限時間段7 (ms) <第一次噴射需求時間段B (ms) (在S220為"是")，則處理進行至S150。否則(在S220為 "否")，處理結束(在此情況下，當并未執行S150中的處理時，采用 雙次噴射邏輯)。如上所述，根據本實施例的發動機控制設備，利用發動機轉速作為 參數來設定雙次噴射邏輯的第一次噴射上限時間段7" (ms)，并將雙次16噴射邏輯的第一次噴射上限時間段r (ms)與第一次噴射需求時間段B (ms)進行比較。然后，可以判定是否采用雙次噴射邏輯。相較于根據 第一實施例的控制設備，簡化了控制。 <第三實施例>現將描述本發明的第三實施例。注意，將不再重復與上述第一實施 例相同的結構(包括硬件及流程圖)的描述。在由根據本實施例的發動機ECU 60控制的發動機10中，如果第一 次噴射需求時間段B比第一次噴射允許時間段A更長，則不能噴射全部 第一次噴射需求量的燃料，由此導致缺乏。因此，在第二次噴射中對缺 乏量進行補償。在此情況下，發動機ECU60執行與圖2所示流程圖不同 的流程圖所示的程序。將參考圖7描述由根據本實施例的發動機ECU 60執行的程序的控制 結構。注意，對圖7所示流程圖中的與圖2中的處理相同的處理賦予相 同的步驟標號。因此處理相同，故不再重復詳細描述。在S300，發動機ECU 60通過從雙次噴射邏輯的第一次噴射需求時 間段B (ms)減去第一次噴射允許時間段A (ms)來計算雙次噴射邏輯 的第一噴射中的缺乏量C。在S310，發動機ECU 60判定雙次噴射邏輯的第一次噴射中的缺乏 量C是否大于0。如果雙次噴射邏輯的第一次噴射中的缺乏量C大于0 (在S310為"是")，則處理進行至S320。否則(在S310為 "否")，處理進行至S330。在S320，發動機ECU 60將雙次噴射邏輯的第一次噴射量eqinji計 算為eqinji = eqinji - C，并將雙次噴射邏輯的第二次噴射量eqinjis計算為 eqinjis = eqinjis + C。在S330，發動機ECU 60在不考慮缺乏量C的情況下計算雙次噴射 邏輯的第一次噴射量eqinji以及雙次噴射邏輯的第二次噴射量eqinjis。將參考圖8及圖9描述在由根據本實施例(其采用基于上述結構及 流程圖的雙次噴射邏輯)的發動機ECU 60控制發動機的情況下的操作。 注意，將不再重復在本實施例中與第一實施例中相同的操作的描述。[在第一次噴射中缺乏量>0的情況]例如，如果如圖8所示因燃料壓力較低而使得雙次噴射邏輯的第一17次噴射需求時間段B比雙次噴射邏輯的第一次噴射允許時間段A更長， 則進氣的充氣效率較高且總需求量eqinj較大等，S卩，如果(第一次噴射 需求時間段B-第一次噴射允許時間段A) >0 (在S310為"是")，則 對雙次噴射邏輯的第一次噴射量eqinji以及雙次噴射邏輯的第二次噴射 量eqinjis進行調整(S320)。如圖8所示，在此情況下，通過從雙次噴射邏輯的第一次噴射量 eqinji減去缺乏量C而獲得的燃料量被噴入氣缸作為雙次噴射邏輯的第一 次噴射燃料量，并且通過將缺乏量C相加到雙次噴射邏輯的第二次噴射 量eqinjis而獲得的燃料量被噴入氣缸作為雙次噴射邏輯的第二次噴射燃 料量。通過上述兩次噴射來噴射總需求噴射量eqinj的燃料，由此滿足總 需求噴射量。[在第一噴射中缺乏量《0的情況]例如，如果如圖9所示因燃料壓力足夠高而使得雙次噴射邏輯的第 一次噴射需求時間段B并非比雙次噴射邏輯的第一次噴射允許時間段A 更長，則進氣的充氣效率較低且總需求量eqinj較小等類似情況，即，如 果(第一次噴射需求時間段B—第一次噴射允許時間段A)《0 (在S310 為"否")，則執行第一次噴射及第二次噴射兩者而不對雙次噴射邏輯 的第一次噴射量eqinji以及雙次噴射邏輯的第二次噴射量eqinjis進行調 整(S330)。如圖9所示，在此情況下，在雙次噴射邏輯的第一次噴射中噴射第 一次噴射需求量燃料，并在雙次噴射邏輯的第二次噴射中噴射第二次噴 射需求量燃料。將兩次噴射相加，就得到eqinj并得到總需求噴射量。如上所述，根據本實施例中的發動機控制設備，如果在燃料以雙次 噴射被噴入氣缸以改進燃燒時雙次噴射邏輯的第一次噴射需求時間段比 雙次噴射邏輯的第一次噴射允許時間段更長，則在雙次噴射邏輯的第二 次燃料噴射中對雙次噴射邏輯的第一次噴射中的燃料缺乏量進行補償。 因此，即使第一次噴射需求時間段因燃料壓力波動或充氣效率波動而改 變，也可以供應總需求噴射量的燃料。應當理解，這里揭示的實施例在各個方面均為示例而非限制。本發 明的范圍由各項權利要求而非以上描述界定，并意在包含落入與各項權 利要求相等同的范圍和含義內的各種改變。
權利要求
1.一種火花點火直噴式內燃機的控制設備，所述火花點火直噴式內燃機包括將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射機構，所述控制設備通過在燃料噴射過程中采用單次噴射邏輯和雙次噴射邏輯中的任意一者，來對用于將燃料噴射到所述氣缸中的所述燃料噴射機構進行控制，在所述單次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行一次燃料噴射，而在所述雙次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行至少兩次燃料噴射，并且如果在采用所述雙次噴射邏輯時所述雙次噴射邏輯的第一次燃料噴射與第二次燃料噴射彼此重疊，則所述控制設備將所述雙次噴射邏輯改變為所述單次噴射邏輯。
2. 根據權利要求1所述的火花點火直噴式內燃機的控制設備，其中，所述控制設備對允許進行所述第一次燃料噴射的允許時間段進行計算，對在所述第一次燃料噴射中用于噴射需求量燃料所需的需求時間段 進行計算，并且如果所述需求時間段比所述允許時間段更長，則判定所述第一次燃 料噴射與所述第二次燃料噴射彼此重疊，并將所述雙次噴射邏輯改變為 所述單次噴射邏輯，其中，所述允許時間段的結束被設定為所述第二次燃料噴射開始的 時間。
3. 根據權利要求2所述的火花點火直噴式內燃機的控制設備，其中，所述控制設備計算允許進行所述第一次燃料噴射的所述允許時間 段，所述允許時間段的開始被設定為所述第一次燃料噴射開始的時間， 而所述允許時間段的結束被設定為所述第二次燃料噴射開始的時間。
4. 根據權利要求1所述的火花點火直噴式內燃機的控制設備，其中，所述控制設備根據當所述內燃機的發動機轉速較高時設定較短的時 間段的信息來計算允許進行所述第一次燃料噴射的允許時間段，計算在所述第一次燃料噴射中用于噴射需求量燃料所需的需求時間 段，并且如果所述需求時間段比所述允許時間段更長，則判定所述第一次燃 料噴射與所述第二次燃料噴射彼此重疊，并將所述雙次噴射邏輯改變為 所述單次噴射邏輯。
5. —種火花點火直噴式內燃機的控制設備，所述火花點火直噴式內 燃機包括將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射機構，所述控制設備通過在燃料噴射過程中采用單次噴射邏輯和雙次噴射 邏輯中的任意一者，來對用于將燃料噴射到所述氣缸中的所述燃料噴射 機構進行控制，在所述單次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行一次燃 料噴射，而在所述雙次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行至少兩次燃 料噴射，并且如果在采用所述雙次噴射邏輯時所述雙次噴射邏輯的第一次燃料噴 射與第二次燃料噴射彼此重疊，則所述控制設備通過在所述第一次燃料 噴射的噴射量中減去與重疊部分對應的噴射量并將與所述重疊部分對應 的所述噴射量和所述第二次燃料噴射的噴射量相加來執行修正，以在所 述第一次燃料噴射和所述第二次燃料噴射中噴射修正量的燃料。
6. —種火花點火直噴式內燃機的控制設備，所述火花點火直噴式內 燃機包括將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射機構，所述控制設備包括控制裝置，其用于在燃料噴射過程中采用單次噴射邏輯和雙次噴射 邏輯中的任意一者，來對用于將燃料噴射到所述氣缸中的所述燃料噴射 機構進行控制，在所述單次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行一次燃 料噴射，而在所述雙次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行至少兩次燃 料噴射，以及改變裝置，如果在采用所述雙次噴射邏輯時所述雙次噴射邏輯的第 一次燃料噴射與第二次燃料噴射彼此重疊，則所述改變裝置將所述雙次 噴射邏輯改變為所述單次噴射邏輯。
7. 根據權利要求6所述的火花點火直噴式內燃機的控制設備，其中，所述改變裝置包括用于對允許進行所述第一次燃料噴射的允許時間 段進行計算的計算裝置，用于對在所述第一次燃料噴射中用于噴射需求量燃料所需的需求時 間段進行計算的裝置，如果所述需求時間段比所述允許時間段更長則判定所述第一次燃料 噴射與所述第二次燃料噴射彼此重疊并且將所述雙次噴射邏輯改變為所 述單次噴射邏輯的裝置，其中，所述允許時間段的結束被設定為所述第二次燃料噴射開始的 時間。
8. 根據權利要求7所述的火花點火直噴式內燃機的控制設備，其中，所述計算裝置包括用于計算允許進行所述第一次燃料噴射的所述允 許時間段的裝置，所述允許時間段的開始被設定為所述第一次燃料噴射 開始的時間，而所述允許時間段的結束被設定為所述第二次燃料噴射開 始的時間。
9. 根據權利要求6所述的火花點火直噴式內燃機的控制設備，其中，所述改變裝置包括用于根據當所述內燃機的發動機轉速較高時設定 較短的時間段的信息來計算允許進行所述第一次燃料噴射的允許時間段 的計算裝置，用于計算在所述第一次燃料噴射中用于噴射需求量燃料所需的需求 時間段的裝置，如果所述需求時間段比所述允許時間段更長則判定所述第一次燃料 噴射與所述第二次燃料噴射彼此重疊并且將所述雙次噴射邏輯改變為所 述單次噴射邏輯的裝置。
10. —種火花點火直噴式內燃機的控制設備，所述火花點火直噴式內 燃機包括將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射機構，所述控制設備包 括控制裝置，其用于通過在燃料噴射過程中采用單次噴射邏輯和雙次 噴射邏輯中的任意一者，來對用于將燃料噴射到所述氣缸中的所述燃料噴射機構進行控制，在所述單次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行一 次燃料噴射，而在所述雙次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行至少兩 次燃料噴射，以及修正裝置，如果在采用所述雙次噴射邏輯時所述雙次噴射邏輯的第 一次燃料噴射與第二次燃料噴射彼此重疊，則所述修正裝置通過在所述 第一次燃料噴射的噴射量中減去與重疊部分對應的噴射量并將與所述重 疊部分對應的所述噴射量和所述第二次燃料噴射的噴射量相加來執行修 正，以在所述第一次燃料噴射和所述第二次燃料噴射中噴射修正量的燃 料。
11. 一種控制火花點火直噴式內燃機的方法，所述火花點火直噴式內 燃機包括將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射機構，所述方法包括以下 步驟通過在燃料噴射過程中采用單次噴射邏輯和雙次噴射邏輯中的任意 一者，來對用于在將燃料噴射到所述氣缸中的所述燃料噴射機構進行控 制，在所述單次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行一次燃料噴射，而 在所述雙次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行至少兩次燃料噴射，以 及如果在采用所述雙次噴射邏輯時所述雙次噴射邏輯的第一次燃料噴 射與第二次燃料噴射彼此重疊，則將所述雙次噴射邏輯改變為所述單次 噴射邏輯。
12. 根據權利要求11所述的控制火花點火直噴式內燃機的方法，其中，所述改變邏輯的步驟包括以下步驟對允許進行所述第一次燃料噴射的允許時間段進行計算，其中，所 述允許時間段的結束被設定為所述第二次燃料噴射的開始的時間，對在所述第一次燃料噴射中用于噴射需求量燃料所需的需求時間段 進行計算，以及如果所述需求時間段比所述允許時間段更長，則判定所述第一次燃 料噴射與所述第二次燃料噴射彼此重疊，并將所述雙次噴射邏輯改變為 所述單次噴射邏輯。
13. 根據權利要求12所述的控制火花點火直噴式內燃機的方法，其中，所述計算允許時間段的步驟包括以下步驟計算允許進行所述第一 次燃料噴射的所述允許時間段，所述允許時間段的開始被設定為所述第 一次燃料噴射開始的時間，而所述允許時間段的結束被設定為所述第二 次燃料噴射開始的時間。
14. 根據權利要求11所述的控制火花點火直噴式內燃機的方法，其中，所述改變邏輯的步驟包括以下步驟根據當所述內燃機的發動機轉速較高時設定較短的時間段的信息來 計算允許進行所述第一次燃料噴射的允許時間段，計算在所述第一次燃料噴射中用于噴射需求量燃料所需的需求時間段，如果所述需求時間段比所述允許時間段更長，則判定所述第一次燃 料噴射與所述第二次燃料噴射彼此重疊，并將所述雙次噴射邏輯改變為 所述單次噴射邏輯。
15. —種控制火花點火直噴式內燃機的方法，所述火花點火直噴式內 燃機包括將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射機構，所述方法包括以下 步驟通過在燃料噴射過程中采用單次噴射邏輯和雙次噴射邏輯中的任意 一者，來對用于將燃料噴射到所述氣缸中的所述燃料噴射機構進行控 制，在所述單次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行一次燃料噴射，而 在所述雙次噴射邏輯中從所述燃料噴射機構進行至少兩次燃料噴射，以 及如果在采用所述雙次噴射邏輯時所述雙次噴射邏輯的第一次燃料噴 射與第二次燃料噴射彼此重疊，則通過在所述第一次燃料噴射的噴射量中減去與重疊部分對應的噴射量并將與所述重疊部分對應的所述噴射量 和所述第二次燃料噴射的噴射量相加來執行修正，以在所述第一次燃料 噴射和所述第二次燃料噴射中噴射修正量的燃料。
全文摘要
如果已經采用了雙次噴射邏輯(在S10為“是”)，則發動機ECU執行包括以下步驟的程序計算雙次噴射邏輯的第一次噴射開始時間(S100)，計算雙次噴射邏輯的第二次噴射開始時間(S110)，計算雙次噴射邏輯的第一次噴射允許時間段A(S120)，計算雙次噴射邏輯的第一次噴射需求時間段B(S130)，并在雙次噴射邏輯的第一次噴射允許時間段A比雙次噴射邏輯的第一次噴射需求時間段B更短時(在S140為“是”)采用單次噴射邏輯取代雙次噴射邏輯(S150)。
文檔編號F02D41/40GK101326357SQ200680046420
公開日2008年12月17日 申請日期2006年12月4日 優先權日2005年12月8日
發明者前村純, 寺岡正彥, 廣渡誠治, 藤木俊孝 申請人:豐田自動車株式會社;雅馬哈發動機株式會社