CN100422532C - 用于直接喷射火花点火内燃机的燃烧控制装置 - Google Patents

Abstract

一种燃烧控制装置被配置为在上止点喷射操作模式下操作直接喷射火花点火内燃机。在上止点喷射操作模式下，燃油喷射开始正时被设置为在压缩上止点前，燃油喷射结束正时被设置在压缩上止点后，点火正时被设置为在压缩上止点后。该燃烧控制装置被配置为促进缸内燃油的喷注贯穿。

Description

用于直接喷射火花点火内燃机的燃烧控制装置

背景技术

本发明一般涉及用于直接喷射火花点火内燃机的燃烧控制装置，更具体地说，涉及用于控制直接喷射火花点火内燃机的燃油喷射正时和点火正时的燃烧控制装置。

公开的日本专利申请第2001-336467号(以下称做“JP2001-336467”)说明了一种包括在排气道中的催化转化器的直接喷射火花点火内燃机。当想要预热催化转化器时，在压缩行程燃油被喷射，并且点火正时被设置在压缩上止点(TDC)后。

发明内容

在通用直接喷射火花点火内燃机中，为了增加用于快速激活催化剂的排气温度和降低在发动机处于冷状态下的发动机的碳氢化合物(HC)排放物，点火正时需要尽可能地往后延迟。然而，点火正时的较大延迟往往会不利地影响发动机的燃烧稳定性。因此，点火正时在依据燃烧稳定性所确定的范围内被限制。在JP2001-336467所公开的发动机中，由于点火正时较迟，燃烧稳定性可能较低，特别是在发动机处于冷状态期间，由此点火正时的延迟范围不应太迟。因此，点火正时不能被设置为所需要的延迟。

因此，本发明的一个目的是提供一种迅速和稳定地预热直接喷射火花点火内燃机的燃烧控制装置。

根据本发明的一个方面，用于包括燃烧室的内燃机的燃烧控制装置包括：喷油器，被设置为在从燃油喷射开始正时到燃油喷射结束正时的时段连续地将燃油喷射进燃烧室；火花塞，被设置为在点火正时在燃烧室中产生火花；和控制单元，与喷油器和火花塞相连，用于在预定发动机操作状态下，在上止点喷射操作模式下执行下列操作：将燃油喷射开始正时设置为在压缩上止点前；将燃油喷射结束正时设置为在压缩上止点后；将点火正时设置为在压缩上止点后；和贯穿控制操作，调整发动机的发动机操作参数以促进燃烧室中的燃油的喷注贯穿。

根据本发明的另一个方面，用于包括燃烧室的内燃机的燃烧控制装置包括：燃油喷射装置，用于从燃油喷射开始正时到燃油喷射结束正时将燃油喷射进燃烧室；火花装置，用于在点火正时在燃烧室中产生火花；和控制装置，用于在预定发动机操作状态下，在上止点喷射操作模式下执行下列操作：将燃油喷射开始正时设置为在压缩上止点前；将燃油喷射结束正时设置为在压缩上止点后；将点火正时设置为在压缩上止点后；和贯穿控制操作，调整发动机的发动机操作参数以促进燃烧室中的燃油的喷注贯穿。

根据本发明的再一个方面，提供了一种控制内燃机的方法，所述内燃机包括：燃烧室；喷油器，被配置为在从燃油喷射开始正时到燃油喷射结束正时的时段连续地将燃油喷射进燃烧室；和火花塞，被配置为在点火正时在燃烧室中产生火花，所述方法包括：在预定发动机操作状态下，在上止点喷射操作模式下执行下列操作：将燃油喷射开始正时设置为在压缩上止点前；将燃油喷射结束正时设置为在压缩上止点后；将点火正时设置为在压缩上止点后；和执行贯穿控制操作，调整发动机的发动机操作参数以促进燃烧室中的燃油的喷注贯穿。

从下列对执行本发明的最佳方式的详细描述中并结合附图，本发明的上述目的和其它的目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1A-图1C说明了其中根据本发明实施例的燃烧控制装置操作直接喷射火花点火内燃机的TDC喷射操作模式；

图2说明了活塞位置的变化速率和燃烧室容量的变化速率是如何相对于往复式发动机的曲轴转角而变化的；

图3说明了缸内气体运动的平均流速是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的曲轴转角而变化的；

图4说明了缸内气体运动的湍流速度是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的曲轴转角而变化的；

图5说明了缸内压力是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的曲轴转角而变化的；

图6是具有根据本发明实施例的燃烧控制装置的直接喷射火花点火内燃机的侧剖面图；

图7是图6中的发动机的上剖面图；

图8是说明具有根据本发明的第一实施例的具有燃烧控制装置的直接喷射火花点火内燃机的示意图；

图9说明了燃油喷射开始正时ITS是如何随着图8中的发动机负荷的变化而变化的；

图10A和10B说明了根据第一实施例的改进燃油喷射开始正时ITS是如何随着发动机负荷的变化而变化的；

图11说明了喷油器的燃油压力是如何相对于具有根据本发明的第二实施例的燃烧控制装置的直接喷射火花点火内燃机的发动机负荷而变化的；

图12说明了缸内气体运动的湍流是如何相对于根据第二实施例的发动机内的燃油压力而变化的；

图13是说明具有根据本发明的第四实施例的燃烧控制装置的直接喷射火花点火内燃机的示意图；

图14说明了根据第四实施例发动机温度、催化剂温度和发动机HC排放物的量是如何随着时间而变化的；

图15说明了根据第四实施例在发动机温度超过预定第一阈值温度T11之前催化剂温度超过预定第二阈值温度T22的情况下，发动机温度、催化剂温度和发动机HC排放物的量是如何随着时间而变化的；

图16说明了从图13的发动机的冷启动在TDC喷射操作模式被使用的情况下，发动机温度、催化剂温度和发动机HC排放物的量是如何随着时间而变化的；

图17是说明具有根据本发明的第四实施例的燃烧控制装置的直接喷射火花点火内燃机的示意图；

图18是说明由根据第五实施例的燃烧控制装置所执行的例程的流程图；

图19说明了在冷启动中排气温度较高的情况下，发动机的催化转化器的温度是如何相对于时间而变化的；

图20说明了在冷启动中排气温度较低的情况下，发动机的催化转化器的温度是如何相对于时间而变化的；

图21是图17中的发动机排气系统的俯视图，说明了图19和图20中的温度测量点；

图22是说明由根据对第五实施例的改进的燃烧控制装置所执行的例程的流程图；

图23是说明由根据对第五实施例的改进的燃烧控制装置所执行的例程的流程图；

图24是说明由根据对第五实施例的改进的燃烧控制装置所执行的例程的流程图；

图25是说明由根据对第六实施例的改进的燃烧控制装置所执行的例程的流程图；

图26说明了燃烧不稳定性是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的点火正时而变化的；

图27说明了根据第六实施例第一点火正时A是如何相对于冷却液温度而变化的；

图28说明了所产生的转矩是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的点火正时而变化的；

图29A说明了发动机机械损失是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的冷却液温度而变化的；

图29B说明了根据第六实施例第二点火正时B是如何相对于冷却液温度而变化的；

图30说明了根据第六实施例燃油喷射正时是如何相对于冷却液温度而变化的；

图31是说明由根据本发明的第七实施例的燃烧控制装置所执行的例程的流程图；

图32说明了根据第七实施例基准点火正时X是如何相对于冷却液温度而变化的；

图33说明了根据第七实施例基准点火正时Y是如何相对于冷却液温度而变化的；

图34A和34B说明了根据第七实施例调整燃油喷射正时和点火正时的抽样情况；

图35说明了根据第七实施例点火正时调节α是如何相对于燃油特性而变化的；

图36说明了根据第七实施例燃油喷射正时调节β是如何相对于燃油特性而变化的。

具体实施方式

图1A-1C说明了其中根据本发明实施例的燃烧控制装置操作直接喷射火花点火内燃机的TDC喷射操作模式。图1A说明了在TDC喷射操作模式下缸内压力是如何相对于曲轴转角而变化的。图1B说明了在TDC喷射操作模式下，相对于曲轴转角燃油喷射是如何发生的。图1C说明了在TDC喷射操作模式下，相对于曲轴转角，点火是如何产生的。如图1B中所示，燃油喷射开始正时ITS被设置在压缩TDC前，燃油喷射结束正时ITE被设置在压缩TDC后。燃油喷射量与从燃油喷射开始正时ITS到燃油喷射结束正时ITE的燃油喷射持续时间成正比。点火正时ADV被设置在压缩TDC后。具体地说，相对于燃油喷射开始正时ITS，点火正时ADV被延迟10℃A-25℃A的预定延迟D。一般来说，点火滞后或点火延迟D与从燃油喷射阀到火花塞的距离有关。

图2说明了相对于往复式发动机中的一循环中的曲轴转角，活塞位置的变化速率和燃烧室的容量的变化速率是如何变化的。如图2中所示，在活塞行程的中点，变化速率较大，而在TDC或TDC附近和下止点(BDC)，速率的变化较小。因此，在TDC喷射操作模式下，燃油在活塞位置的变化速率和燃烧室容量的变化速率为0或接近0的条件下被喷射。因此，很少受活塞运动的影响，燃烧室提供一稳定的流场。

在进气行程，空气流入燃烧室以产生缸内气体运动。缸内气体运动包括诸如平均流速较大的涡流或滚流(tumble)之类的大规模流。这些大规模流也出现在压缩行程。当活塞在TDC或TDC附近运动使得燃烧室的容量较小时，诸如涡流或滚流之类的大规模流开始分解或分离。图3示出了大规模流的速度(如大规模流的平均速度)，或在几种发动机速度下的燃烧室中的缸内气体运动的平均流速。如图3中所示，诸如涡流或滚流之类的大规模流在压缩TDC前(360℃A)320℃A周围迅速分离(disintegrate)。因此，平均流速在压缩TDC周围较小。因此，大规模流不移动在TDC喷射操作模式下的在压缩TDC的火花塞周围所产生的燃油油束。因此，在根据本发明的实施例的TDC喷射操作模式下，在火花塞周围形成所需的燃油油束。

当诸如涡流或滚流之类的大规模流分离时，大规模流的运动能被转换为小湍流。因此，燃烧室中的缸内气体运动的湍流在压缩TDC前迅速增加，如图4中所示。图4示出了缸内气体运动的湍流被转换到的相等流速，称做湍流速度。该湍流用于激活燃烧室中的燃烧场(field)，由此改进缸内燃烧。

如上所述，在压缩TDC或压缩TDC附近没有流动的燃油油束的大规模流。此外，在压缩TDC或压缩TDC附近，没有用于激活缸内燃烧的缸内气体运动中的较大湍流。此外，流场在压缩TDC或压缩TDC附近较稳定，因为活塞运动非常小。因此，在TDC喷射操作模式下，缸内燃烧较稳定，即使点火正时在压缩TDC后。在TDC喷射操作模式下，缸内燃烧较稳定的容许最迟点火正时可被延迟。延迟点火正时用于迅速增加排气温度和用于降低发动机HC排放物的量。

现在参照图6-图8，其示出了具有根据本发明的实施例的燃烧控制装置的直列式四缸直接喷射火花点火内燃机。图6是每一发动机气缸的侧视剖面图。图7是每一发动机气缸的俯视剖面图。如图6-7中所示，活塞3可滑动地被安装在形成于气缸体1中的每一气缸2中。气缸体1与气缸盖4相连。气缸盖4的下表面、活塞3的活塞顶和气缸2的侧壁，形成燃烧室5。面对燃烧室5或用于形成燃烧室5的上部的气缸盖4的下表面部分包括形成坡顶形(其包括一对倾斜表面)的凹陷部分。在进气侧(图6中的左边)上的坡顶形部分的倾斜表面包括这样一对部分，每一部分用于限定进气口7的开口。在排气侧上的坡顶形部分的另一倾斜表面包括这样一对部分，每一部分用于限定排气口9的开口。在每一进气口7的开口，设置有进气门6。在每一排气口9的开口，设置有排气门8。进气门6由机械加工为进气凸轮轴的整体零件的进气凸轮致动以改变进气口7的开度。排气门8由机械加工为排气凸轮轴的整体零件的排气凸轮致动以改变排气口9的开度。火花塞10被安装在气缸盖4的坡顶形部分的顶部，即被配置在由2个进气门6和2个排气门8所包围的气缸盖4的下表面部分。因此，火花塞10被设置以在点火正时ADV在燃烧室5中产生火花。隔壁11和滚动控制阀12被设置以根据发动机运行条件控制进气中的滚动气流。隔壁11沿进气口7而设置，将进气口7分成上通道和下通道。滚动控制阀12被设置以打开和关闭进气口7的下通道。当滚动控制阀12被调节到关闭进气口7的下通道时，滚动气流被加强。相反，当滚动控制阀12被调节到打开进气口7的下通道时，滚动气流被减弱。发动机可被配置为没有滚动控制阀12，或设置有可选择型的滚动控制阀的情况下，。

用作喷油器的燃油喷射阀15被设置在气缸盖4中，面对燃烧室5。具体地说，燃油喷射阀15被设置在燃烧室5的进气口7的开口下。在图7的俯视图中，燃油喷射阀15被设置在进气口7的2个开口之间。燃油喷射阀15位于燃烧室5的进气侧上，在俯视图上，内端部取向为与活塞销垂直。在图6的侧视图中，燃油喷射阀15的纵轴略微倾斜，略微向下延伸。该倾斜非常小使得燃油喷射阀15基本上沿水平方向喷射或喷洒燃油。因此，燃油喷射阀15被设置以从燃油喷射开始正时ITS到燃油喷射结束正时ITE将燃油直接喷射进燃烧室5。

活塞3的活塞顶包括外围(周边)部分，形成为与气缸盖4的下部的坡预形凹陷部分相适配，和中心腔16。在图7的俯视图中，腔16具有其中心基本上位于活塞顶中心的矩形。腔16的下部形成为沿活塞销在轴上弯曲的圆柱形使得滚动气流沿弯曲表面流动。

图8是说明具有根据本发明的第一实施例的燃烧控制装置的直列式四缸直接喷射火花点火内燃机的示意图。如图8中所示，发动机气缸的排气口9与排气道21相连。在排气道21的下游部分，设置有催化转化器22。催化转化器22的上游设置有像氧气传感器之类的空燃比传感器23。发动机气缸的进气口7与进气道24相连。在进气道24的上游部分，设置有电控节气门25。在排气道21和进气道24之间，设置有排气再循环(EGR)通道26。EGR阀27被设置在EGR通道26中。滚动控制阀12作为一个单元被滚动控制致动器29致动。滚动控制致动器29通过电磁阀28由进气负压被激励。

燃油泵31和调压器32被设置以调节燃油的压力和通过燃油通道33将燃油提供给燃油喷射阀15。接收控制脉冲信号，燃油喷射阀15被打开以将燃油喷射进燃烧室5。燃油喷射量根据燃油喷射阀15的打开持续时间被调节。每一发动机气缸的火花塞10与点火线圈34电连接。

用作发动机控制模块(ECM)的电子控制单元35包括微计算机、其外围设备和电流控制装置。具体地说，控制单元35包括输入/输出接口(I/O)、存储器(RAM，ROM)和微处理器或中央处理单元(CPU)。控制单元35的输入/输出接口(I/O)接收输入信息，即来自传感器(即加速踏板开度传感器30、曲轴转角传感器36、空燃比传感器23和冷却液温度传感器37)的检测信号。加速踏板开度传感器30被设置用以测量加速踏板的压下。曲轴转角传感器36被设置用以测量曲轴的曲轴转角。空燃比传感器23被设置用以测量排气的空燃比。冷却液温度传感器37被设置用以测量冷却液的温度。在控制单元35内，中央处理单元(CPU)使得通过I/O接口能够访问来自传感器的输入数据信号。控制单元35的CPU负责执行存储在存储器中的燃油喷射/点火正时/节气门控制程序，并能够进行所需的数学和逻辑操作。具体地说，根据输入信息，每一发动机气缸的燃油喷射阀15的燃油喷射正时、燃油喷射量和燃油喷射率由电子燃油喷射控制系统控制。每一发动机气缸的火花塞10的点火正时由电子点火系统控制。节气门25的节气门开度由电子节气门控制系统控制。计算结果，即计算的输出信号由电流控制装置通过控制单元35的输出接口电路被传输到输出级。

当发动机处于预热状态下时，如上述的所设置的发动机在正常操作模式下被运行，该正常工作模式包括正常层状燃烧模式和均匀燃烧模式。

在预热之后的低速和低负荷的条件下，发动机在正常层状燃烧模式下被控制。在正常层状燃烧模式下，滚动控制阀12基本上被关闭。在压缩行程，燃油在恰当的时间被喷射。点火正时在压缩TDC前。燃油喷射在压缩TDC前被完成。在压缩行程期间燃油被喷射之后，燃油油束与沿腔16流动的滚流一起朝火花塞10的周围流动。在火花塞10的周围较浓空气燃气混合物被形成并由火花塞10点火。因此，在正常层状燃烧模式下，发动机进行总空燃比为较稀的层状燃烧。

在预热之后的高速和高负荷的条件下，发动机在均匀燃烧模式下被控制。在均匀燃烧模式下，滚动控制阀12基本上被打开。燃油在压缩行程被喷射。点火正时为压缩TDC前的MBT(最大转矩时的最小点火提前角)点。因此，在均匀燃烧模式下，在燃烧室5中的燃油为均匀的燃油并且总空燃比基本上处于或接近理论配比的空燃比。

另一方面，当发动机处于冷的条件下时，发动机基本上在TDC喷射操作模式下运行，以激活催化转化器32，特别是，以增加排气温度和降低发动机的HC排放物。如上所述，在TDC喷射操作模式下，燃油喷射开始正时ITS在压缩TDC前，燃油喷射结束正时ITE在压缩TDC后，点火正时ADV相对于燃油喷射开始正时ITS被延迟10℃A-25℃A的预定延迟D。在点火延迟D中，燃油油束从燃油喷射阀15移动到火花塞10以在火花塞10的周围形成可燃空燃混合物。在TDC喷射操作模式下，发动机进行层状燃烧。燃油喷射量被控制使得总空燃比处于或接近理论配比的空燃比。

图5说明了缸内压力是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的曲轴转角而变化的。如图5中所示，缸内压力在压缩TDC或在压缩TDC附近较高。此外，缸内压力随着发动机负荷的增加而增加。在高负荷的条件下，为了克服在压缩TDC或在压缩TDC附近的较高缸内压力而喷射燃油，燃油控制装置进行调整发动机运行参数的贯穿控制操作以促进在TDC喷射操作模式下的燃烧室5中的燃油的喷注贯穿(spraypenetration)。换句话说，燃烧控制装置进行调整发动机的运行参数的贯穿控制操作以补偿由延迟燃油喷射正时所引起的燃油喷注贯穿距离的降低。

在第一实施例中，发动机在诸如冷却液温度之类的发动机温度高于80℃期间的正常操作模式下运行，并在发动机温度低于或等于80℃期间的TDC喷射操作模式下运行。在TDC喷射操作模式下，总称为燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射结束正时ITE的燃油喷射正时被控制，使得燃油喷射结束正时ITE被设置为根据发动机速度确定的所需曲轴转角。燃油喷射开始正时ITS根据燃油喷射结束正时ITE和燃油喷射量被确定。在相同的发动机速度下，燃油喷射开始正时ITS随着发动机负荷的增加(即燃油喷射量的增加)而提前。

在高负荷的条件下，在缸内压力相对较低的较早正时开始燃油喷射。在燃油喷射开始之后，燃油油束以高速运动使得燃油后压力降低。由于缸内压力，后面的燃油油束在没有阻力的情况下运动，即使当缸内压力在压缩TDC周围增加时。因此，在第一实施例的TDC喷射操作模式下，可稳定地形成燃油油束，并由此稳定地进行缸内燃烧。

图10A和图10B示出了对第一实施例的改进。在改进中，燃油喷射开始正时ITS先于燃油喷射结束正时ITE被确定。燃油喷射开始正时ITS根据发动机负荷被调节使得在燃油喷射开始正时ITS的缸内压力相对于发动机负荷保持不变。燃油喷射结束正时ITE根据燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射量被确定。具体地说，如图10A中所示，缸内压力随着发动机负荷的增加或随着进气量的增加而增加。如图10B中所示，在低负荷的条件下，在燃油喷射开始正时ITS的缸内压力等于压力P1。在高负荷的条件下，燃油喷射开始正时ITS被调节使得在燃油喷射开始正时ITS的缸内压力等于压力P1。通过使用具有诸如进气量和加速踏板开度之类的发动机负荷参数的控制图查寻所需燃油喷射开始正时ITS，这可被实现。

在本改进中，燃油压力可被可变地控制。具体地说，在燃油喷射量较大的高负荷的条件下，燃油压力可相对较高以不增加燃油喷射持续时间。

当发动机负荷较高，由此进气量较大时，在压缩行程的缸内压力相对较高。然而，燃烧控制装置根据发动机负荷调节燃油喷射开始正时ITS，使得在燃油喷射开始正时ITS的缸内压力相对于发动机负荷保持不变。该调节用于根据发动机负荷的变化消除影响。因此，燃烧控制装置对于稳定地形成在火花塞周围的燃油油束和对于稳定燃烧是有效的。

现在参照图11和图12，其示出了具有根据本发明的第二实施例的燃烧控制装置的直接喷射火花点火内燃机。根据本发明的第二实施例的燃烧控制基本上被设置成与图6-8中所示的第一实施例的燃烧控制装置相同，除了由控制单元35所执行的例程以外。调压器32被设置为根据来自控制单元35的命令信号，在相对广的范围内调节燃油喷射阀15的燃油压力。

在第二实施例中，在TDC喷射操作模式下，燃油喷射正时被控制使得燃油喷射开始正时ITS被设置为根据发动机速度确定的所需曲轴转角。燃油喷射结束正时ITE根据燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射量被确定。燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射结束正时ITE可根据燃油喷射量被控制使得燃油喷射持续时间T的中点等于压缩TDC。

图12说明了缸内气体运动的湍流是如何相对于燃油压力而变化的。如图12中所示，缸内气体运动的湍流随着燃油压力的增加而增加。

图11说明了燃油压力是如何相对于发动机负荷而变化的。在TDC喷射操作模式下，控制单元35被设置为根据发动机负荷控制燃油压力使得燃油压力沿着由图11中的b所示的线而变化。具体地说，燃油压力随着发动机负荷的增加而增加。此外，在TDC喷射操作模式和层状燃烧模式之间的压差ΔP随着发动机负荷的增加而增加。由c所表示的线为通过将固定调节增加到线a所产生的基准线。

如上所述，缸内压力随着发动机负荷的增加或随着进气量的增加而增加，如在图10A中所示。在本实施例中，燃烧控制装置控制燃油压力，该燃油压力随着发动机负荷的增加而增加，如由图11中的线b所示。具体地说，燃烧控制装置调节燃油压力使得在TDC喷射操作模式和正常操作模式之间的燃油压力的差随着发动机负荷的增加而增加。因此，在燃烧室中的燃油喷注贯穿距离对于缸内压力被提高，使得在火花塞10的周围形成适合的空燃混合物。此外。燃油油束能在缸内气体运动中产生高程度的湍流以激活缸内燃烧。

在本发明的第三实施例中，燃烧控制装置基本上被设置成与第二实施例的燃烧控制装置基本相同，除了由控制单元35所执行的例程以外。在第三实施例中，在TDC喷射操作模式下，控制单元35控制随着发动机转速的增加而增加燃油压力。具体地说，燃油压力被控制以与发动机速度的平方成正比。在本实施例中，为了稳定在高速度条件下的缸内燃烧，通过随发动机速度的增加来增加燃油压力，燃烧速度被提高，使得缸内气体运动中的湍流被增强从而增加了燃烧速度。因此，燃烧控制装置有效地稳定了在高速度条件下的燃烧，在该燃烧中，发动机循环的持续时间较短以根据发动机速度的增加消除不利影响。

燃油油束(spray)的速度与燃油压力的平方根成正比。在本实施例中，燃油压力被控制成与发动机速度的平方成正比。因此，流场与发动机速度一致。

现在参照图13-16，其示出了具有根据本发明的第四实施例的燃烧控制装置的直列式四缸直接喷射火花点火内燃机。第四实施例的燃烧控制装置基本上被设置成与图6-8中所示的第一实施例的燃烧控制装置相同，除了附加传感器和由控制单元35执行的例程以外。如图13中所示，催化剂温度传感器38被设置以测量催化转化器22的温度状况。催化温度传感器38被设置在催化转化器22的整体式陶瓷催化剂载体的纵向中点上。控制单元35被设置为使燃油压力保持不变。

在本实施例中，燃油喷射正时被控制使得燃油喷射开始正时ITS被设置为所需的曲轴转角。燃油喷射结束正时ITE根据燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射量被确定。燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射结束正时ITE可根据燃油喷射量被控制使得燃油喷射持续时间T的中点等于压缩TDC。

在TDC喷射操作模式下，燃油在活塞3位于其上端或活塞3在其上端附近的TDC周围被喷射。即，在其体积较小时燃油被喷射进燃烧室。这往往会增加在燃烧室壁上(即在气缸侧壁和活塞预部上)的燃油油束流。因此，在发动机处于缸内温度或燃烧室壁的温度为较低的冷状态期间，在壁上的燃油流的增加往往会增加未燃烧的HC。此外，排气温度在冷起动下较低，使得排气系统不能够执行所需的HC的氧化功能，由此能够排放出未燃烧的HC。

图16说明了在冷起动后所产生的HC的量(称做发动机HC排放物)、催化剂温度和发动机温度(冷却液温度或油温)是如何相对于时间而变化的。图16示出了TDC喷射操作模式在发动机起动之后被使用的情况。如图16中所示，发动机温度随着时间逐渐增加。催化剂温度也逐渐随着时间增加。由于在冷起动后的壁上的燃油流，所以发动机HC排放物的量较大，并随着发动机温度的增加而减少。

在第四实施例中，在发动机处于预定低温度状态期间，控制单元35禁止执行TDC喷射操作模式。具体地说，控制单元35禁止在冷起动后的TDC喷射操作模式直到发动机温度超过预定第一阈值温度T11为止，如图14中所示。在该初始持续时间期间，发动机在正常冷状态(condition)操作模式下工作。该正常冷状态操作模式用于增加排气温度而不增加燃油油束的壁流。在催化转化器22处于催化剂温度为或接近外部大气温度的完全冷的状态下，正常冷状态操作模式也用于通过排气的热量逐渐加热催化转化器22。在正常冷状态操作模式在冷起动后被使用的情况下，燃油油束的壁流处于低水平，由此发动机HC排放物的量小于TDC喷射操作模式下的HC排放物的量。

当发动机温度增加到第一阈值温度T11时，控制单元35进入TDC喷射操作模式。在TDC喷射操作模式下，排气温度迅速增加以加热催化转化器22。当催化转化器22被激活时，催化转化器22的温度进一步迅速增加。如图14中所示，在进入TDC喷射操作模式后，发动机HC排放物的量暂时和略微增加，并随着发动机温度的增加迅速降低。

当由催化剂温度传感器38所测量的催化转化器22的温度超过预定第二阈值温度T22时，控制单元35终止TDC喷射操作模式并进入包括均匀燃烧模式和层状燃烧模式的正常预热状态操作模式。第二阈值温度T22为催化转化器22的催化剂激活温度。如图15中所示，在发动机温度超过第一阈值温度T11之前，如果催化转化器22的温度超过第二阈值温度T22，则正常冷状态操作模式不被转换为TDC喷射操作模式，而被直接转换为正常预热状态操作模式。

其中在发动机温度超过第一阈值温度T11后使用TDC喷射操作模式的根据上述第四实施例的燃烧控制装置，可有效地防止由于冷起动下燃油油束的壁流的增加所引起的发动机HC排放物量的瞬时和过量增加。TDC喷射操作模式用于迅速增加排气温度以增加催化转化器22的温度，使得用于催化剂激活所需的持续时间基本与在冷起动后使用TDC喷射操作模式的情况相同。

如上所述，在TDC喷射操作模式下，排气温度非常的高。因此，在催化转化器22处于完全冷状态的冷起动之后使用TDC喷射操作模式的情况下，能够迅速地加热催化转化器22，并且在催化转化器22中产生热应变。根据其中在催化转化器22加热预定水平之上后，发动机在TDC喷射操作模式下被操作的本实施例的燃烧控制装置能够有效地降低完全激活催化剂所需的持续时间和有效地避免催化转化器22中的较大热应变或热劣化。

现在参照图17-23，其示出了具有根据本发明的第五实施例的燃烧控制装置的直列式四缸直接喷射火花点火内燃机。第五实施例的燃烧控制装置被设置为与图6-8中所示的第一实施例的燃烧控制装置基本相同，除了附加传感器和由控制单元35所执行的例程以外。如图17中所示，催化剂温度传感器38和催化转化器出口温度传感器39被设置以测量催化转化器22的温度状况。催化剂温度传感器38被设置在催化转化器22的整体式陶瓷催化剂载体的纵向中点上。催化转化器出口温度传感器39被设置在催化转化器22的出口。控制单元35被设置以使燃油压力保持不变。

在本实施例中，燃油喷射正时被控制使得燃油喷射开始正时ITS被设置为所需的曲轴转角。燃油喷射结束正时ITE根据燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射量被确定。燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射结束正时ITE可根据燃油喷射量被控制使得燃油喷射持续时间T的中点等于压缩TDC。

在当由于起动车辆或辅助负荷的增加引起的发动机负荷增加时，使用TDC喷射操作模式的情况下，催化转化器22的温度可能过量地增加，从而产生催化转化器22的热损害或劣化。此外，即使当催化剂温度达到催化剂激活温度时取消TDC喷射操作模式，催化转化器22的上游排气系统中的热量和催化剂中的反应热量也可能增加催化转化器22的内部温度，使得内部温度过调到使催化剂劣化的温度。而且，在TDC喷射操作模式下，排气温度非常高，使得催化转化器22被迅速加热。在当催化转化器22处于完全冷状态时，从发动机起动时使用TDC喷射操作模式的情况下，催化转化器22的温度梯度可能较大。具体地说，催化转化器22的整体式陶瓷催化剂载体的上游部分可能局部并迅速被加热，增加催化转化器22中的热应变(strain)。在本实施例中，发动机在多种燃烧模式下工作，其根据催化转化器22的温度条件被转换。具体地说，在催化转化器22处于预定低温度状态期间和在发动机负荷较高期间，禁止执行TDC喷射操作模式。

图18是说明由控制单元35所执行的例程的流程图。图18中的例程由控制单元35以预定处理时间间隔，例如10毫秒(称做计时器中断)被重复执行。尽管在图18中未示出控制单元35内的通信步骤，处理数据被存储在存储器中，更新先前数据，并根据需要可从存储器中读取参考信息。如图18中所示，首先，在步骤S1中，控制单元35将预定第一基准温度T1与由存储转化器出口温度传感器39所测量的催化转化器出口温度Tc相比较。具体地说，控制单元35确定催化转化器出口温度Tc是否低于第一基准温度T1。第一基准温度T1基本上等于催化剂的最低催化剂激活温度，例如在150℃-200℃之间。当对步骤S1的回答为肯定(YES“是”)时，例程进到步骤S2。在步骤S2中，控制单元35在正常冷状态操作模式下操作发动机。在正常冷状态操作模式下，发动机被控制以适当地增加排气温度。该温度的增加不如在TDC喷射操作模式下温度增加的快。具体地说，在正常冷状态操作模式下，燃油喷射在进气行程期间被执行，并且点火在压缩TDC前的MBT点的略微靠前一点被执行。除了进气行程燃油喷射以外，燃油可在压缩行程被喷射。因此，当催化转化器22处于发动机起动的完全冷状态下时，控制单元35在正常冷起动状态操作模式下操作发动机使得催化转化器22的温度逐渐增加。

另一方面，当对步骤S1的回答为否定(NO“否”)时，例程进到步骤S3。在步骤S3中，控制单元35将预定第二基准温度T2与由催化剂温度传感器38所测量的催化剂温度T_B相比较。具体地说，控制单元35确定催化剂温度T_B是否低于第二基准温度T2。第二基准温度T2基本上等于完全激活催化剂的催化剂完全激活温度，特别是略微低于催化剂完全激活温度，例如温度在250℃-300℃之间。当对步骤S3的回答为YES时，例程进到步骤S4。另一方面，当对步骤S3的回答为NO时，例程进到步骤S7。在步骤S4中，控制单元35在TDC喷射操作模式下操作发动机。在冷起动下，在催化转化器出口温度Tc超过第一基准温度T1时，催化剂温度T_H通常低于第二基准温度T2。因此，在冷起动期间，发动机操作模式从正常冷状态操作模式转换为TDC喷射操作模式。在步骤S6中，控制单元35确定催化剂温度T_B是否高于或等于第二基准温度T2。当对步骤S6的回答为YES时，例程进到步骤S7。另一方面，当对步骤S6的回答为NO时，例程进到步骤S4。因此，TDC喷射操作模式是有效的，直到催化剂温度TB超过第二基准温度T2为止。在步骤S7中，控制单元35在正常预热状态操作模式下操作发动机。具体地说，在正常预热状态操作模式下，发动机在均匀燃烧模式或正常层状燃烧模式下被操作。

在步骤S4和S6之间，步骤S5被执行。在步骤S5中，控制单元35确定节气门25的节气门开度Th是否高于预定阈值Th1。当对步骤S5的回答为YES时，例程进到步骤S7。另一方面，当对步骤S5的回答为NO时，例程进到步骤S6。因此，如果节气门开度Th超过阈值Th1，即使当催化剂温度T_B不超过第二基准温度T2时，控制单元35也退出TDC喷射操作模式。在本实施例中，TDC喷射操作模式被转换到正常预热状态操作模式。或者，可选择地使用正常冷状态操作模式直到催化剂温度T_B超过第二基准温度T2为止。

如上所述，其中TDC喷射操作模式被禁止，直到催化转化器出口温度Tc超过第一基准温度T1为止的本实施例的燃烧控制装置有效地降低了完全激活催化剂的持续时间并避免了催化转化器22的热劣化。

图19和图20说明了在发动机从完全冷的状态被起动的情况下催化转化器22的温度是如何相对于时间而变化的。图19示出了排气温度非常高的情况。图20示出了排气温度相对低的情况。图21是说明包括多个温度测量的目标部分的排气系统的示意图。传感器测量在催化转化器22的进口点A的温度T_A、在催化剂载体的上游点B1的温度T_B1、在催化剂载体的下游点B2的温度T_B2和在催化转化器22的出口点TC的温度T_C。

如图19中所示，在发动机在TDC喷射操作模式下被操作排气温度从发动机起动非常高的情况下，温度T_B1和温度T_A迅速增加使得在T_B1和T_B2之间的温差ΔT非常大。这产生了催化转化器22的热变形，

相反，在排气温度较低的情况下，温差ΔT较小，如图20中所示。当起动TDC喷射操作模式时，在温度Tc超过第一基准温度T1的时间点，温度开始变化，如由图20中的虚线所示。在起动TDC喷射操作模式之后，温度迅速增加使得完全激活催化剂所需的时间与图19中完全激活催化剂所需的时间类似。在模式转换的时间点，催化剂中有释放的反应热量。这使温差ΔT相对较小。

当节气门开度Th增加以增力TDC喷射操作模式下的燃油喷射量时，排气温度或温度T_A可能非常的高以进一步增加温度T_B1，由此增加温差ΔT或催化转化器22的热应变。在温度T_B达到第二基准温度T2以终止TDC喷射操作模式之后，催化转化器22的上游的排气系统中的热量和催化剂中的反应热量能够用于增加催化转化器22的内部温度，使得内部温度过调到使催化剂劣化的温度。相反，在本实施例中，当节气门开度Th超过阈值Th1时，其中TDC喷射操作模式被终止的控制装置能够有效地降低温度过调和热应变。

在因为节气门开度Th TDC喷射操作模式被禁止之后，当节气门开度Th再次降低到低于阈值Th1时，如果催化剂温度T_B低于第二基准温度T2，则重新起动TDC喷射操作模式。

图22和23是说明对图18中的例程的改进的流程图。图18的例程中的步骤S5用步骤S5A和S5B代替以分别设置图22和23中的例程。如图22中所示，在步骤S5A中，控制单元35确定辅助负荷是否为ON(无)。辅助负荷为诸如空调的压缩机之类的辅助设备的负荷。辅助负荷可以是辅助装置的和。当对步骤S5A的回答为YES时，例程进到步骤S7。另一方面，当对步骤S5A的回答为NO时，例程进到步骤S6。因此，即使当催化剂温度T_B不超过第二基准温度T2时，如果辅助负荷为ON，则控制单元35也退出TDC喷射操作模式。

如图23中所示，在步骤S5B中，控制单元35确定怠速开关是否为ON。当对步骤S5B的回答为YES时，例程进到步骤S7。另一方面，当对步骤S5B的回答为NO时，例程进到步骤S6。因此，即使当催化剂温度T_B不超过第二基准温度T2时，如果怠速开关为ON，则控制单元35也退出TDC喷射操作模式。怠速开关的ON信号表示加速踏板的压下或节气门25的节气门开度Th为0。怠速开关信号可在非物理处理中被产生。例如，通过处理来自加速踏板开度传感器30的检测数据，可产生怠速开关信号。当车辆从静止状态被起动使得怠速状态被取消时，TDC喷射操作模式被取消或被禁止。

图24是说明对图18中的例程的进一步改进的流程图。如图24中所示，首先，在步骤S11中，控制单元35将预定第三基准温度T3与由催化剂温度传感器38所测量的催化剂温度T_B相比较。具体地说，控制单元35确定催化剂温度T_B是否低于第三基准温度T3。基准温度T3基本上与最低催化剂激活温度相同，例如在150℃-200℃之间的温度。当对步骤S11的回答为YES时，例程进到步骤S12。在步骤S12中，控制单元35在正常冷状态操作模式下操作发动机。

另一方面，当对步骤S11的回答为NO时，例程进到步骤S13。在步骤S13中，控制单元35在TDC喷射操作模式下操作发动机。在步骤S15中，控制单元35确定催化剂温度T_B是否高于或等于第二基准温度T2。当对步骤S15的回答为YES时，例程进到步骤S16。另一方面，当对步骤S15的回答为NO时，例程进到步骤S13。因此，TDC喷射操作模式是有效的直到催化剂温度T_B超过第二基准温度T2为止。在步骤S16中，控制单元35在正常预热状态操作模式下，即在均匀燃烧模式下或在正常层状燃烧模式下操作发动机。在步骤S13和步骤S15之间，步骤S14被执行。在步骤S14中，控制单元确定节气门25的节气门开度Th是否高于阈值Th1。当对步骤S14的回答为YES时，例程进到步骤S16。另一方面，当对步骤S14的回答为NO时，例程进到步骤S15。因此，即使当催化剂温度T_B不超过第二基准温度T2时，如果节气门开度Th超过阈值Th1，则控制单元35也退出TDC喷射操作模式。

如上所述，其中TDC喷射操作模式被禁止直到催化剂温度T_B超过第三基准温度T3为止的第五实施例的本改进的燃烧控制装置能够有效地降低完全激活催化剂的时间和避免催化转化器22中的热损害或热劣化。在本改进中，催化转化器出口温度传感器39不是必不可少的。

图24的例程中的步骤S14可用和辅助负荷有关的步骤S5A或和怠速开关信号有关的步骤S5B代替，如图22和23中的改进。

现在参照图25-30，其示出了具有根据本发明的第六实施例的燃烧控制装置的直列式四缸直接喷射火花点火内燃机。第六实施例的燃烧控制装置被设置成与图6-8中所示的第一实施例的燃烧控制装置基本相同，除了由控制单元35执行例程以外。控制单元35被设置为使燃油压力保持不变。

在本实施例中，燃油喷射正时被控制使得燃油喷射开始正时ITS被设置为所需的曲轴转角。燃油喷射结束正时ITE根据燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射量被确定。此外，在TDC喷射操作模式下，点火正时和燃油喷射正时根据诸如冷却液温度之类的发动机温度被调节。

图25是说明由根据第六实施例的控制单元35所执行的例程的流程图。如图25中所示，首先，在步骤S21中，控制单元35确定排气温度是否需要增加，即发动机工作状态是否处于TDC喷射操作模式下的状态(即处于冷却液温度高于80℃的状态)。当对步骤S21的回答为YES时，例程进到步骤S22。另一方面，当对步骤S21的回答为NO时，例程返回，并且发动机在正常操作模式下，即在层状燃烧模式下或在均匀燃烧模式下操作。在步骤S22中，控制单元35确定第一基准点火正时A，第一基准点火正时A被确定使得燃烧稳定性高于预定阈值，和确定第二基准点火正时B，第二基准点火正时B被确定使得发动机由克服摩擦力产生的转矩驱动。基准点火正时A和B基本上根据冷却液温度而确定。在步骤S22之后，在步骤S23中，控制单元35将基准点火正时A和B相比较。在步骤S23之后，在步骤S24中，控制单元35确定点火正时早于基准点火正时A和B中的一个。在步骤S24之后，在步骤S25中，控制单元35根据点火正时和冷却液温度确定燃油喷射正时(燃油喷射开始正时ITS)。控制单元35可被设置为重复地确定冷却液温度和重复地确定点火正时、燃油喷射正时。或者，为了简化控制处理，根据TDC喷射操作模式被起动的冷却液温度或发动机被确定的冷却液温度，控制单元35可被设置为一次确定点火正时和燃油喷射正时并在TDC喷射操作模式期间保持所确定的设置。

图26说明了燃烧不稳定性是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的点火正时而变化的。燃烧不稳定性是与燃烧稳定性相反的指示。由L1表示的线说明了固定冷却液温度的情况。如图26中所示，燃烧不稳定性随着点火正时的延迟而增加。点火正时和燃烧不稳定性超过燃烧稳定性限度或阈值的时间有密切关系。根据冷却液温度，第一基准点火正时A被设置为在线L1和表示燃烧稳定性限度的线之间的交叉点的点火正时。线L1的特性随着冷却液温度的变化而变化。线L1随着冷却液温度的降低而向上移动。因此，第一基准点火正时A随着冷却液温度的增加而延迟，如图27A中所示。在图25的例程步骤S22中，第一基准点火正时A基本根据冷却液温度被确定。除了冷却液温度以外，第一基准点火正时A可根据影响稳定性的诸如大气温度之类的其它参数被确定。

另一方面，图28说明了产生的转矩是如何相对于直接喷射火花点火内燃机的点火正时而变化的。由Tf表示的线表示在固定冷却液温度状态下的需要克服发动机内的摩擦力操作发动机最小转矩，称做失速限制转矩。如由图28中的线L2所示，产生的转矩随着点火正时的延迟而减小。点火正时和产生的转矩减小到低于失速限制转矩Tf的时间有密切关系。根据冷却液温度，第二基准点火正时B被设置为在线L2和线Tf之间的交叉点的点火正时。线L2的特性随着冷却液温度的变化而变化。如图29A中所示，发动机内的摩擦力或机械损失随着冷却液温度的降低而增加。因此，线Tf随着冷却液温度的降低向上移动。因此第二基准点火正时B随着冷却液温度的降低而提前，如图29B中所示在图25例程的步骤S22中，第二基准点火正时B基本上根据冷却液温度被确定。除了冷却液温度以外，第二基准点火正时B可根据影响发动机内的摩擦力的、诸如辅助设备的“打开-关闭”状态之类的其它参数被确定。

如上所述，在步骤S23和步骤S24中，点火正时被设置为早于基准点火正时A和B中的其中一个。该正时满足燃烧稳定性和产生转矩的要求。因此，即使当发动机处于完全冷状态下时，燃烧控制装置也能控制在TDC喷射操作模式下的发动机，而不会引起燃烧不稳定或发动机失速。

燃油喷射正时或燃油喷射开始正时ITS相对于如图30中所示的TDC喷射操作模式下的冷却液温度被设置。燃油喷射正时被控制为随着冷却液温度的降低而提前。因此，燃油喷射正时随着点火正时而变化以确保在燃油喷射正时和点火正时之间的适当的时间延迟。使用适当的时间延迟，随着燃油油束向火花塞10周围的移动以在火花塞10周围形成可燃混合物，该空燃混合物被确保点火。或者，燃油喷射正时可根据在步骤24中所确定的点火正时被确定。

在本实施例中，燃烧控制装置被设置为确定基准点火正时A和B并选择基准点火正时A和B中的较早一个。然而，可选择仅确定基准点火正时中的其中一个并照原样使用所确定的正时。

现在参照图31-36，其示出了具有根据本发明的第七实施例的燃烧控制装置的直列式四缸直接喷射火花点火内燃机。第七实施例的燃烧控制装置基本上被设置为与图6-8中所示的第一实施例的燃烧控制装置相同，除了由控制单元35执行例程以外。控制单元35被设置为使燃油压力保持不变。

在本实施例中，燃油喷射正时被控制使得燃油喷射开始正时ITS被设置为所需的曲轴转角。燃油喷射结束正时ITE根据燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射量被确定。燃油喷射开始正时ITS和燃油喷射结束正时ITE可根据燃油喷射量被控制使得燃油喷射持续时间T的中点与压缩TDC相同。

在TDC喷射操作模式下，燃油喷射开始正时ITS、燃油喷射结束正时ITE和点火正时ADV基本上在假定燃油不为量质汽油或相对轻质汽油的情况下被设置。如果相同正时设置被用于重质燃油，则燃油稳定性受到不利的影响。在本实施例中，点火正时ADV和诸如燃油喷射开始正时ITS之类的燃油喷射正时被调节。

图31是说明由根据本发明的第七实施例的控制单元35所执行的例程的流程图。如图31中所示，首先，在步骤S31中，控制单元35确定排气温度是否需要增加，即发动机操作状态(condition)是否处于TDC喷射操作模式的状态，也就是冷却液温度高于80℃的状态。当对步骤S31的回答为YES时，例程进到步骤S32。另一方面，当对步骤S31的回答为NO时，例程返回，并且发动机在正常操作模式，即层状燃烧模式或均匀燃烧模式下操作。在步骤S32中，控制单元35确定基准点火正时X。通过查寻表，基准点火正时X可被确定。如图32中所示，基准点火正时X被设置成随着冷却液温度的降低而提前。在步骤S32之后，在步骤S33中，控制单元35确定基准燃油喷射开始正时Y。通过查寻表，基准燃油喷射开始正时Y可被确定。如图33所示，基准燃油喷射开始正时Y被设置成随着冷却液温度的降低而提前。

在步骤S33之后，在步骤S34中，控制单元35确定燃油是否为重质。用在公开日本专利申请第H9-151777号中所公开的方法，该确定可被实现。当对步骤S34的回答为YES时，例程进到步骤S37。另一方面，当对步骤S34的回答为NO时，例程进到步骤S35。在步骤S35和步骤S36中，控制单元35将点火正时设置为基准点火正时X，并将燃油喷射开始正时设置为基准燃油喷射开始正时Y。

在步骤S37中，控制单元35将点火正时设置为基准点火正时X和预定调节α的和使得点火正时提前。该调节α可通过实验被预定。在步骤S37之后，在步骤S38中，控制单元35将燃油喷射开始正时设置为基准燃油喷射开始正时Y和预定调节β的和使得燃油喷射正时提前。该调节β可通过实验被预定。调节β大于或等于调节α。因此，当燃油为重质时，在喷射正时和点火正时之间的时间延迟被调节为增加以确保用于燃油气化的充足的持续时间。燃油调节的例程在发动机起动时被一次进行，并且该结果被保持直到下一次发动机起动为止。

图34A和34B示出了燃油喷射正时和点火正时调节的抽样情况。实线表示非重质燃油的设置。虚线表示重质燃油的设置。如图34A和34B中所示，当燃油为重质时，点火正时和燃油喷射开始正时ITS以及燃油喷射结束正时ITE被调节为提前。这降低了由于燃烧特性所引起的对燃烧稳定性的不利影响。

在本实施例中，调节α和β为相对于燃油特性的常数。然而，可选择地确定汽油重质的程度并根据汽油重质程度确定调节α和β。图35说明了在该改进中点火正时调节α如何相对于燃油特性而变化。点火正时调节α被设置使得点火正时随着汽油重质程度的增加而提前。图36说明了燃油喷射调节β是如何相对于本改进中的燃油特性而变化的。燃油喷射调节β被设置使得燃油喷射正时随着汽油重质程度的增加而提前。调节β大于或等于调节α。因此，当燃油为重质时，在喷射正时和点火正时之间的时间延迟被调节为增加以确保用于燃油气化的充分的持续时间。

在所说明的实施例中，燃油喷射阀15被设置在燃烧室5的侧端，其头基本上指向水平方向，如图6和7中所示。或者，燃油喷射阀15可被设置在由进气门和排气门所包围的燃烧室5的上表面部分，使得燃油喷射阀15基本上沿垂直方向朝活塞3的活塞顶喷射燃油。

如上所述，根据所说明的实施例的燃烧控制装置，能够有效地稳定地在TDC喷射操作模式(其中点火正时ADV迟于压缩TDC后)下操作发动机，以增加用于迅速激活催化剂的排气温度，当发动机处于冷状态下时降低发动机HC的排放物。

该申请基于申请于2004年7月26日的先前日本专利申请第2004-216747号、申请于2004年8月3日的先前日本专利申请第2004-226241号、申请于2004年8月3日的先前日本专利申请第2004-226240号、申请于2004年9月24日的先前日本专利申请第2004-276330号、申请于2004年12月9日的先前日本专利申请第2004-356140号、申请于2004年12月13日的先前日本专利申请第2004-359282号、申请于2004年12月21日的先前日本专利申请第2004-368605号和申请于2004年12月24日的先前日本专利申请第2004-372472号。日本专利申请第2004-216747、2004-226241、2004-226240、2004-276330、2004-356140、2004-359282、2004-368605和2004-372472号的整个内容以参照的方式被包含在这里。

尽管以上参照本发明的某些实施例已描述了本发明，但本发明不限于上述的实施例。鉴于上述教导，本领域的技术人员可对上述实施例进行各种修改和变化。参照下列权利要求，本发明的范围被限定。

Claims (16)

1. 一种用于包括燃烧室的内燃机的燃烧控制装置，其特征在于，所述燃烧控制装置包括：

喷油器，被配置为在从燃油喷射开始正时到燃油喷射结束正时的时段连续地将燃油喷射进燃烧室；

火花塞，被配置为在点火正时在燃烧室中产生火花；和

控制单元，与喷油器和火花塞相连，用于在预定发动机操作状态下，在上止点喷射操作模式下执行下列操作：

将燃油喷射开始正时设置为在压缩上止点前；

将燃油喷射结束正时设置为在压缩上止点后；

将点火正时设置为在压缩上止点后；和

执行贯穿控制操作，调整发动机的发动机操作参数以促进燃烧室中的燃油的喷注贯穿。

2. 如权利要求1中所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

随着发动机的发动机负荷的增加将燃油喷射开始正时调整为提前；

3. 如权利要求2中所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

使燃油喷射结束正时相对于发动机负荷保持不变。

4. 如权利要求2中所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

根据发动机负荷调整燃油喷射开始正时使得在燃油喷射开始正时的发动机的缸内压力相对于发动机负荷保持不变。

5. 如权利要求1中所述的燃烧控制装置，其特征在于，

控制单元被配置为：在除预定发动机操作状态之外的正常发动机操作状态之下的正常操作模式中，将燃油喷射开始正时设置为在压缩上止点前；在正常发动机操作状态之下的正常操作模式中，将燃油喷射结束正时设置为在压缩上止点前，

其中，在上止点喷射操作模式下执行的贯穿控制操作包括：

将喷油器的燃油压力调整为高于正常操作模式下的燃油压力。

6. 如权利要求5中所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

将燃油压力调整为随着发动机的发动机负荷的增加而增加。

7. 如权利要求5中所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

调整燃油压力使得在上止点喷射操作模式和正常操作模式之间的燃油压力的差随着发动机负荷的增加而增加。

8. 如权利要求1中所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

将喷油器的燃油压力调整为随着发动机的发动机速度的增加而增加。

9. 如权利要求8中所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

将燃油压力调整为与发动机速度的平方成正比。

10. 如权利要求1-9中的任何一个所述的燃烧控制装置，其中控制单元被配置为在发动机处于预定低温度状态期间禁止使用上止点喷射操作模式。

11. 如权利要求1-9中的任何一个所述的燃烧控制装置，用于包括催化转化器的发动机，其中控制单元被配置为在催化转化器处于预定低温度状态期间禁止使用上止点喷射操作模式。

12. 如权利要求1-9中的任何一个所述的燃烧控制装置，其中控制单元被配置为在发动机的发动机负荷高期间禁止使用上止点喷射操作模式。

13. 如权利要求1-9中的任何一个所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

将点火正时调整为随着发动机的发动机温度的降低而提前。

14. 如权利要求1-9中的任何一个所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

确定燃油是否为重质；并且

当确定燃油为重质时提前点火正时。

15. 如权利要求14中所述的燃烧控制装置，其中贯穿控制操作包括：

当确定燃油为重质时提前燃油喷射开始正时。

16. 一种控制内燃机的方法，所述内燃机包括：燃烧室；喷油器，被配置为在从燃油喷射开始正时到燃油喷射结束正时的时段连续地将燃油喷射进燃烧室；和火花塞，被配置为在点火正时在燃烧室中产生火花，所述方法包括：

在预定发动机操作状态下，在上止点喷射操作模式下执行下列操作：

将燃油喷射开始正时设置为在压缩上止点前；

将燃油喷射结束正时设置为在压缩上止点后；

将点火正时设置为在压缩上止点后；和

执行贯穿控制操作，调整发动机的发动机操作参数以促进燃烧室中的燃油的喷注贯穿。

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