CN100422534C - 用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制系统，该燃烧控制系统包括：燃料喷射阀，该燃料喷射阀将燃料直接喷射到发动机的气缸内，以在发动机气缸的燃烧室内形成空气—燃料混合物；火花塞，该火花塞点燃所述空气—燃料混合物；和控制单元，该控制单元执行燃烧延迟控制，以将火花塞的点火正时设定在压缩上止点之后的一点处，并将燃料喷射阀的喷射期间设定在压缩上止点之后、点火正时之前的时间，使得在发动机冷起动时发动机气缸内温度越低，从喷射期间的开始点到点火正时的时间间隔越大。

Description

用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于直接喷射火花塞点火式发动机的燃烧控制系统和方法，并尤其是涉及在需要废气催化转化器早一些温度升高(活化)的冷起动状态下，控制发动机的燃料喷射定时和点火正时的技术。

背景技术

作为用于活化直接喷射火花塞点火式内燃机中的废气催化转化器的技术，日本专利第3325230号提出：在催化转化器还没有被加热到其活化温度的状态下，在从进气冲程到点火正时的时间内执行分步式燃料喷射(splitfuel injection)。更具体地说，日本专利第3325230号中的分步式燃料喷射包括至少两个燃料喷射步骤：在进气冲程中进行的早期喷射步骤，以在每个发动机气缸的燃烧室内形成均匀和稀薄的空气-燃料混合物；以及在压缩冲程的中间阶段或后期阶段，例如在45度曲轴角度到压缩上止点之前的曲轴角度，进行的后期喷射步骤，以在燃烧室内形成一个浓度局部不均匀的空气-燃料混合物，使得后期进气可以通过火焰传播而促使早期进气更完全地燃烧。在分步式燃料喷射过程中，点火正时从MBT(用于最佳扭矩的最小提前)点延迟预定量。在无负载发动机工作范围内，点火正时也设定在压缩上止点之前的一点处，而在低速、低负载发动机工作范围内，点火正时设定在压缩上止点之后的一点处。

发明内容

在发动机处于冷的状态下时，点火正时的延迟，尤其是延迟到压缩上止点之后(ATDC)的一点处，可以有效地实现催化转化器的早期活化并通过后燃减少废气中的碳氢化合物(HC)。为了在这种ATDC点火时实现空气-燃料混合物的稳定燃烧，理想的是通过增强缸内紊流来改善燃烧速率(即，火焰传播速率)，并由此缩短燃烧周期。

缸内紊流可以通过高压燃料喷射(喷溅)相当大地得以提高。然而，在上面提出的催化转化器活化技术中，后期喷射步骤在压缩上止点之前(BTDC)进行。缸内紊流，即使由这种BTDC喷射而得以增强，在压缩上止点处以及压缩上止点之后也已经减弱。因此，在所提出的催化转化器活化技术中，在ATDC点火的情况下，缸内紊流不太可能有助于改善火焰传播。

可以在发动机气缸的进气口设置诸如卷流控制阀(tumble control valve)的气流控制阀，以便增强缸内紊流。在气流控制阀的作用下，如图13的圆圈A所示，缸内紊流在进气冲程过程中得以增强，而在压缩冲程的过程中减弱。如图13的圆圈B中所示，由于在压缩冲程后期阶段的卷流衰减，缸内紊流得以暂时增强，但是如图13的圆圈C中所示，在压缩上止点处以及压缩上止点之后，缸内紊流突然减弱。即使使用气流控制阀，缸内紊流也不太可能有助于改善火焰传播。

由于这些原因，在所提出的催化转化器活化技术中，只好在无负载发动机运行情况下将点火正时设定在压缩上止点之前的一点处，以便确保发动机的燃烧稳定性，尽管点火正时延迟到压缩上止点之后的一点在提高废气温度和减少碳氢化合物方面是有效的。

因此，本发明的目的是提供一种用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制系统，即使点火正时延迟到压缩上止点之后的一点处，该系统也能够在燃烧稳定性方面得到改善，从而允许发动机中的废气催化转化器早期活化并通过后燃减少废气中的碳氢化合物。

本发明的目的也是提供一种用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制方法。

根据本发明的第一实施例，提供了一种用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制系统，该系统包括：燃料喷射阀，该燃料喷射阀将燃料直接喷射到发动机的气缸中，以在发动机气缸的燃烧室内形成空气-燃料混合物；火花塞，该火花塞点燃空气-燃料混合物；以及控制单元，该控制单元执行燃烧延迟控制，以将火花塞的点火正时设定在压缩上止点之后的一点处，并将燃料喷射阀的喷射期间设定在压缩上止点之后、点火正时之前的一时刻，使得在发动机冷起动状态下发动机气缸内温度越低，从喷射期间开始点到点火正时的时间间隔越大。

根据本发明的第二实施例，提供了一种用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制系统，该系统包括：燃料喷射阀，该燃料喷射阀用于将燃料直接喷射到发动机的气缸中，以在发动机气缸的燃烧室内形成空气-燃料混合物；火花塞，该火花塞用于点燃空气-燃料混合物；用于在压缩上止点之后的一时刻导致所述点燃的装置；用于在压缩上止点之后且点火正时之前的一时刻导致所述直接燃料喷射的装置；用于确定发动机气缸内的温度的装置；以及用于调节从所述直接燃料喷射的开始点到所述点燃的时间间隔、使得在发动机处于冷起动状态下时发动机气缸内温度越低所述时间间隔越大的装置。

根据本发明的第三实施例，提供了一种用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制方法，该发动机具有：燃料喷射阀，该燃料喷射阀用于将燃料直接喷射到发动机的气缸内，以在发动机气缸的燃烧室中形成空气-燃料混合物；以及火花塞，该火花塞用于点燃空气-燃料混合物，所述燃烧控制方法包括：在压缩上止点之后的一时刻导致所述点燃；在压缩上止点之后、点火正时之前的一时刻导致所述直接燃料喷射；确定发动机气缸内的温度；以及调节从所述直接燃料喷射的开始点到所述点火的时间间隔，使得在发动机处于冷起动状态下时发动机气缸内温度越低，该时间间隔越大。

本发明的其他目的和特征将从下面的描述中得以理解。

附图说明

图1是其中实施本发明的直接喷射火花塞点火式内燃机的示意图；

图2是示出在根据本发明第一实施例的燃烧延迟控制下燃料喷射和点火正时特性的一个示例的视图；

图3是示出在燃烧延迟控制下排出碳氢化合物量的变化曲线；

图4A和4B是示出在根据本发明第一实施例的燃烧延迟控制下，如何调节燃料喷射和点火正时特性的示例的视图；

图5是示出在根据本发明第一实施例的燃烧延迟控制下，燃料喷射开始时刻和点火正时之间的时间间隔相对于缸内温度的变化曲线；

图6是示出在燃料喷射开始时刻和点火正时之间的时间间隔最小和最大的情况下的排出碳氢化合物量的变化曲线；

图7是示出燃料汽化程度的变化曲线；

图8是示出燃料分层程度的变化曲线；

图9A和9B是示出在根据本发明第二实施例的燃烧延迟控制下，如何调节燃料喷射和点火正时特性的示例的视图；

图10A、10B和10C是示出废气温度、碳氢化合物量和烟量相对于缸内温度的变化的视图；

图11A、11B和11C是示出在根据本发明第三实施例的燃烧延迟控制下，在调节分步式喷射特性的情况下，废气温度、碳氢化合物量和烟量相对于缸内温度的变化的视图；

图12是示出在根据本发明第三实施例的燃烧延迟控制下，如何调节分步式燃料喷射特性的示例的曲线；

图13是示出在气缸的进气口使用和不使用气流控制阀情况下，发动机气缸内的空气-燃料紊流的缓慢变化的曲线。

具体实施方式

将借助于下面的第一、第二和第三实施例描述本发明，在各实施例中，相同的零件和部分由相同的附图标记指代。

下面，将参照图1到3、4A、4B和5到8解释第一实施例。

第一实施例特别地称为用于直接喷射火花塞点火式内燃机1的燃烧控制系统，其中，每个发动机气缸的燃烧室3由活塞2限定，并经进气门和排气门分别与进气通道4和排气通道5相连接，如图1所示。发动机1在此设置有电控节气门7、致动器8、催化转化器10、火花塞14、燃料喷射阀15、高压燃料泵16、压力调节阀17、低压燃料泵20、控制单元25和各种探测单元。

节气门7设置在进气通道4内，并由致动器8打开，以在来自控制单元25的控制信号的作用下控制进气通道4内的负压。

燃料喷射阀15布置在燃烧室3的进气侧，并在来自控制单元25的控制脉冲(信号)的作用下打开，以将燃料直接喷射到燃烧室3内。在第一实施例中，燃料从低压燃料泵20供给到高压燃料泵16，并由高压燃料泵16和压力调节阀17加压和调节到给定压力水平，然后，经燃料通道18，以调节后的压力供给到燃料喷射阀15。由此，喷射到燃烧室3内的燃料量取决于燃料喷射阀15的打开周期(下面称为燃料喷射期间)而调节。

火花塞14布置在燃烧室3的顶部，以点燃燃烧室3内的空气-燃料混合物。

催化转化器10设置在排气通道5内，用于净化废气。

探测单元包括气流计6、空燃比传感器11和12、废气温度传感器13和燃料压力传感器19。气流计6位于进气通道4内，以探测通过进气通道4流向燃烧室3的进气量。空燃比传感器11和12分别位于催化转化器10的上游和下游侧，以形成所谓的双空燃比传感器系统，该系统基于上游侧空燃比传感器11的探测值对空燃比进行反馈控制，同时基于下游侧空燃比传感器12的探测值校正反馈控制的控制增益，来抑制由空燃比传感器11的退化导致的产生控制误差。废气温度传感器13位于空燃比传感器11附近，以探测在催化转化器10的上游侧流入排气通道5的废气的温度。燃料压力传感器19位于燃料通道18内，以探测提供给燃料喷射阀15的燃料压力。探测单元还包括：冷却液温度传感器21，来探测发动机1内冷却液的温度；曲轴角度传感器22，以探测发动机1的曲轴角度；以及油门开度传感器23，以探测由车辆驾驶员造成的油门踏板下压量。这些传感器4、11到13、19和21到23与控制单元25相连接，从而控制单元25接收与进气量、空燃比、废气温度、燃料压力、发动机冷却液温度、曲轴角度以及油门打开量相关的输入。

在通过探测单元接收到关于这些发动机工作参数的输入时，控制单元25在均匀燃烧模式和分层燃烧模式之间切换，并根据所选择的燃烧模式控制燃料喷射阀15的燃料喷射量和喷射开始时刻(即，燃料喷射期间)，以及火花塞14的点火正时。要指出的是燃料喷射正时和点火正时在此用曲轴角度表示。在发动机预定的低速、低负载运行下，在热车完成后，控制单元25选择分层燃烧模式，以将燃料喷射期间控制到压缩冲程之内的一个适当时间，并将点火正时控制到压缩上止点之前的一点。在分层燃烧模式中，密集地围绕火花塞4形成一层燃料喷雾，使得空气-燃料混合物的空燃比落入大约30到40的非常稀薄的范围内。另一方面，在发动机1的预定高速、高负载运行下，控制单元25选择均匀燃烧模式，以将燃料喷射期间控制到进气冲程之内的一个时间，并将点火正时控制到压缩上止点之前、用于最佳扭矩的最小提前(MBT)附近的一点处。在均匀燃烧模式下，使得空气-燃料混合物遍及发动机气缸是均匀的。在均匀燃烧模式下存在两种燃烧类型：均匀理想配比燃烧，在这种燃烧类型下，空气-燃料混合物的空燃比等于理想配比值；以及均匀稀燃，在这种燃烧类型下，空气-燃料混合物的空燃比在大约20到30的稀薄范围内。

在发动机1处于冷起动状态下，在该状态下，希望催化转化器10尽早温度升高(活化)，控制单元25还执行燃烧延迟控制，以延迟空气-燃料混合物的燃烧，从而快速提升废气温度。这种燃烧延迟控制的一些示例在图2中示出。

在燃料喷射以一步执行的示例(示例1)中，通过将点火正时设定在压缩上止点之后(ATDC)15°到30°，例如20°ATDC，并将燃料喷射期间设定在做功冲程之内、压缩上止点之后且点火正时之前的一个时间，来执行燃烧延迟控制。此时，空气-燃料混合物的空燃比被调节到等于或稍微稀薄于理想配比的空燃比值的大约16到17的数值。

点火正时的延迟，尤其是，延迟到上止点之后的一点，可以有效地实现催化转化器10的尽早活化，并通过后燃减少废气中的碳氢化合物(HC)。为了实现空气-燃料混合物的稳定燃烧，如上面已经提到的，理想的是通过增强发动机气缸内的空气-燃料紊流并缩短空气-燃料混合物燃烧所需的时间来促进火焰传播。

因此，在示例1中，即使当点火正时被延迟到压缩上止点之后的一点处时，在压缩上止点之后的做功冲程内执行高压燃料喷射(喷溅)，以便有效地增强缸内紊流，并由此促进用于稳定空气-燃料混合物燃烧的火焰传播。

在燃料喷射以两步执行的另一示例(示例2)中，通过将点火正时设定在15°到30°ATDC、将早期喷射步骤的燃料喷射期间设定在进气冲程之内的一个时间，并将后期喷射步骤的燃料喷射期间设定做功冲程之内、在压缩上止点之后且点火正时之前的一个时间，来执行燃烧延迟控制。通过早期和后期喷射步骤的空气-燃料混合物的总体空燃比也被调节到等于或稍微稀薄于理想配比空燃比的大约16到17的数值。由进气冲程喷射(即，早期喷射步骤)造成的缸内紊流在压缩冲程的后期阶段已经减弱，并且对促进压缩上止点之后的火焰传播提供很小的影响。然而，缸内紊流可以由做功冲程喷射(即，后期喷射步骤)而有效增强，从而加速压缩上止点之后的缸内气流，并促进在ATDC点火下的火焰传播。另外，进气冲程喷射允许燃料遍及燃烧室3分布，使得后期进气的点火可通过火焰传播而促使早期进气更完全燃烧，从而加速废气中碳氢化合物的后燃。因此，示例2的分步式燃料喷射在废气温度升高和碳氢化合物减少方面是有效的。

在燃料喷射以两步执行的再一示例(示例3)中，通过将点火正时设定在15°到30°ATDC、将早期喷射步骤的燃料喷射期间设定在压缩冲程之内的一个时间，并将后期喷射步骤的燃料喷射期间设定在做功冲程之内、压缩上止点之后且点火正时之前的一个时间，来执行燃烧延迟控制。通过早期和后期喷射步骤的空气-燃料混合物的总体空燃比也被调节到等于或稍微稀薄于理想配比空燃比的大约16到17的数值。在这种情况下，缸内紊流的增强和减弱可以由压缩冲程喷射(即，早期喷射步骤)来延迟，使得在做功冲程喷射(即，后期喷射步骤)时由压缩冲程喷射造成的缸内紊流仍得以保持，并由做功冲程喷射进一步增强，从而加速缸内气流并促进在ATDC点火下的火焰传播。从而，示例3的分步式燃料喷射在废气温度升高和碳氢化合物减少方面是有效的。为了实现压缩上止点之后的缸内紊流进一步增强，在示例3中，理想的是在压缩冲程的后期阶段，即，在上止点之前(BTDC)90°或更晚，较理想的是在45°BTDC或更晚，更优选的是在20°BTDC或更晚，进行早期喷射步骤，尽管早期喷射步骤是在压缩冲程的第一阶段内进行。

以这种方式，在发动机气缸内的空气-燃料紊流被刚好在火花塞点火之前的燃料喷射有效地增强，从而促进火焰传播，并在燃烧延迟控制下实现稳定的空气-燃料混合物燃烧。点火正时延迟到15°到30°ATDC在实现催化转化器10尽早活化以及通过后燃减少废气中的碳氢化合物方面尤其有效。即使在点火正时延迟如此大量的情况下，在第一实施例中，也有可能通过延迟燃料喷射正时，并延迟空气-燃料紊流的增强，来促进火焰传播，并由此改善发动机1的燃烧稳定性。

在燃料喷射于压缩上止点之后执行的情况下，从燃料喷射到点火的时间变短。在发动机气缸内的温度(即，燃烧室侧壁温度)非常低的发动机刚刚起动之后，由于在这么短时间内(例如，几秒到几十秒)燃料不充分汽化，发动机气缸内产生的未燃烧碳氢化合物量会不利地增多。另外，在发动机刚刚起动之后排气系统温度非常低的情况下，碳氢化合物不能够在排气系统中充分氧化。由此，发动机气缸内产生的未燃烧碳氢化合物很有可能按原样排放到发动机外侧。

在发动机刚刚冷起动后开始燃烧延迟控制、同时点火正时被设定到一个最延迟的点处的情况下，在发动机起动的短时间内，排出的碳氢化合物产生量变大，然后在缸内温度升高到特定水平的时候，碳氢化合物产生量快速降低，如图3所示。

在第一实施例中，控制单元25如此构成，以计算在发动机冷起动之后逐渐升高的缸内温度，并然后这样地调节从燃料喷射开始时刻(做功冲程喷射的开始点)到点火正时的时间间隔T，使得在燃烧延迟控制下喷射到点火的时间间隔T随着缸内温度的降低而增大。在如示例2和3的分步式燃料喷射中，喷射到点火的时间间隔T被定义为从最后的燃料喷射步骤的开始时刻到点火正时的时间间隔。早期喷射步骤的开始时刻可以固定或响应于最后喷射步骤的开始时刻的变化而偏移。

设定第一实施例的燃料喷射时刻和点火正时的示例在图4A、4B和图5中示出。在第一实施例中，喷射到点火的时间间隔T通过偏移燃料喷射正时、同时点火正时固定到一个固定点来加以调节。换句话说，喷射到点火的时间间隔T如图4A所示当燃料喷射开始时刻在燃烧延迟控制的范围内被最大延迟的时候达到最小值Ta，而如图4B所示当燃料喷射开始时刻在燃烧延迟控制的范围内被最提前的时候达到最大值Tb。喷射到点火的时间间隔T随着缸内温度在最小值Ta和最大值Tb之间连续并线性变化，如图5所示。

在此，缸内温度以给定时间常数逐渐增加。由此缸内温度可以利用各种发动机工作参数，如发动机起动时的冷却液温度、积分进气量(integralintake air amount)、发动机转速和负载来加以计算。为了简化燃烧延迟控制，在发动机起动之后经过的时间段可以用作与缸内温度相对应的替代参数，以使喷射到点火的时间间隔T根据发动机1起动后经过的时间段来调节。

碳氢化合物产生量(在发动机气缸的排气口内测量)在喷射到点火的时间间隔T固定在最小值Ta时如图6中的线A所示那样变化，而在喷射到点火的时间间隔T固定在最大值Tb时如图6中的线B所示那样变化。

从图6中可以看出：在气缸温度低的条件下，排出的碳氢化合物量在喷射到点火的时间间隔较长时较小，而在气缸温度高的条件下，排出的碳氢化合物量在喷射到点火时间间隔较短时较小。在第一实施例中，喷射到点火的时间间隔T可以根据缸内温度被调节到Ta和Tb之间的一个适当值，从而即使在任何气缸温度条件下都能阻止碳氢化合物的产生。

这种排出的碳氢化合物的减少取决于在喷射到点火的时间间隔T内燃料的汽化和分层。如图7所示，随着喷射到点火的时间间隔T(这对应于燃料汽化时间)增加并随着缸内温度增加，燃料更易于汽化。随着燃料汽化程度增加，排出的碳氢化合物量减少。另一方面，如图8所示，随着喷射到点火的时间间隔T增加，燃料不易于分层。随着燃料分层程度的减小，排出的碳氢化合物量增多。因此，在第一实施例中，在发动机1冷起动的状态下，通过调节喷射到点火的时间间隔T，有可能避免由于燃料不充分汽化带来的排出的碳氢化合物量增多，同时使燃料分层程度的退化最小。

接着，将参照图9A和9B解释第二实施例。

除了在燃烧延迟控制下设定喷射到点火的时间间隔T方面外，第二实施例类似于第一实施例。

在第二实施例中，如图9A和9B所示，喷射到点火的时间间隔T是通过偏移燃料喷射正时和点火正时二者来调节的。喷射到点火的时间间隔T如图9A所示在燃料喷射正时和点火正时在它们相应的燃烧延迟控制的范围内被最大延迟时达到最小值Ta，而如图9B所示在燃料喷射正时和点火正时在它们相应的燃烧控制范围内最提前时达到最大值Tb。喷射到点火的时间间隔T随着缸内温度在最小值Ta和最大值Tb之间连续并线性变化。在气缸温度低的条件下，发动机1的燃烧效率不仅通过增加喷射到点火的时间间隔T，而且通过提前点火正时来予以提高。由于这种燃烧效率的提高，发动机产生特定扭矩所需的进气量变得相对小。由此，在第二实施例中有可能实现排出的碳氢化合物的进一步减少。

最后，下面，将参照图10A到10C、11A到11C和12解释第三实施例。

第三实施例类似于第一和第二实施例，除了燃料喷射以两个步骤执行：进气或压缩冲程喷射和做功冲程喷射，如示例2和3那样，该喷射是通过在燃烧延迟控制下，改变在做功冲程喷射所喷射的燃料量与在进气或压缩冲程和做功冲程喷射所喷射的燃料总量的比率(下面称为做功冲程喷射比率)来执行的。

在分步式燃料喷射的情况下，从后期喷射步骤到火花塞点火的时间(用于汽化在后期喷射步骤所喷射的燃料的时间)非常短。由此，由于在发动机刚刚冷起动后在短时间内(例如，几秒到几十秒)燃料汽化不充分，在废气中的未燃烧碳氢化合物量和烟量出现增加。此外，在排气系统温度低的发动机冷起动后不久，未燃烧的碳氢化合物和烟易于排出到发动机外部，而没有在排气系统中被充分氧化。在废气中的未燃烧碳氢化合物和烟通常来源于在后期喷射阶段所喷射的燃料。即，当缸内温度处于非常低的水平t1时，排出的碳氢化合物量和烟量随着做功冲程喷射比率R而变化，如图10A、10B和10C的实线所示；当缸内温度达到用于燃料汽化的充分高的水平t3时，如图10A、10B和10C中的点划线所示，而当缸内温度处于t1和t3之间的t2时，如图10A、10B和10C中的虚线所示。虽然废气温度随着后期燃料装填量而增加，但排出的碳氢化合物量和烟量随着后期燃料装填量不利地增加。此外，当缸内温度处于t1和t2的低温范围内时，排出的碳氢化合物量和烟量相对大，而当缸内温度达到用于燃料汽化的充分高的水平t3时，排出的碳氢化合物量和烟量陡然减少。

在第三实施例中，控制单元25如此构成以调节做功冲程喷射比率R，使得做功冲程喷射比率R随着缸内温度逐渐增加。如图11A、11B、11C和12所示，在发动机冷刚刚起动后，做功冲程喷射比率R被设定在低初始值R1上，并随着时间的流逝逐渐增加到最终目标值R2。最终目标做功冲程喷射比率R2在此基于发动机工况，例如：发动机冷却液温度、负载和速度，预先设定，以便确保稳定的空气-燃料混合物燃烧和更高的废气温度。

从而，在第三实施例中，如图11A、11B和11C中的箭头所示，废气温度以及碳氢化合物量和烟量随着做功冲程喷射比率R而变化。另一方面，在做功冲程喷射比率固定在目标值R2的情况下，废气温度以及碳氢化合物量和烟量如图10A、10B和10C中箭头所示那样变化。从图10A、10B和10C以及图11A、11B和11C的比较可以看出，在第三实施例中，有可能通过调节做功冲程喷射比率R将废气中碳氢化合物量和烟量的暂时增加限制到一个低的程度。虽然通过调节做功冲程喷射比率R，废气温度的升高减缓，但是这种减缓非常小以至于在做功冲程喷射比率R从R1到R2变化的情况与做功冲程喷射比率R固定于R2的情况之间在催化转化器10活化所需的时间方面存在很小的差异。

做功冲程喷射比率R可以根据缸内温度(即，燃烧室侧壁温度)通过计算或表查询等理想地设定。由于缸内温度以一个给定的时间常数逐渐增加，因此缸内温度可以利用各种参数，如发动机起动时冷却液的温度、积分进气量以及发动机速度和负载来计算。为了简化燃烧延迟控制，在发动机1起动之后经过的时间段可以用作与缸内温度相对应的替代的参数，使得做功冲程喷射比率R随着发动机1起动之后的时间段逐渐增加。

虽然如上所述在发动机冷起动之后不久，未燃烧的碳氢化合物和烟有可能排出到发动机外部而未在排气系统中氧化，但是当废气温度升高到特定水平时，碳氢化合物和烟被氧化，而减少碳氢化合物和烟的排放。从而，废气温度也可以用作与缸内温度相对应的一个替代参数，使得做功冲程喷射比率R随着废气温度逐渐增加。废气温度可以由废气温度传感器13直接探测，或可以利用各种参数，如发动机起动时冷却液的温度、积分进气量和发动机速度和负载，来计算，这是由于废气温度以一个给定的时间常数逐渐增加。

日本专利申请第2004-300994号(2004年10月15日提交)和第2004-302340号(2004年10月18日提交)的全部内容合并于此作为参考。

虽然已经参照了本发明的特定实施例描述了本发明，但是本发明并不局限于上述实施例。鉴于上面的教导，本领域技术人员可以对上述实施例作出各种修改和变型。

Claims (12)

1. 一种用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制系统，包括：

燃料喷射阀，该燃料喷射阀将燃料直接喷射到发动机的气缸内，以在发动机气缸的燃烧室内形成空气-燃料混合物；

火花塞，该火花塞点燃所述空气-燃料混合物；

控制单元，该控制单元执行燃烧延迟控制，以将火花塞的点火正时设定在压缩上止点之后的一点处，并将燃料喷射阀的喷射期间设定在压缩上止点之后、点火正时之前的时间，使得在发动机冷起动时发动机气缸内温度越低，从喷射期间的开始点到点火正时的时间间隔越大。

2. 如权利要求1所述的燃烧控制系统，其中，在燃烧延迟控制下，在第一喷射期间之前，控制单元将燃料喷射阀的早期喷射期间设定在进气冲程或压缩冲程期间。

3. 如权利要求1所述的燃烧控制系统，其中，控制单元采用发动机起动之后经过的时间段作为与发动机气缸内的温度相对应的替代参数，以便根据发动机起动之后的时间段调节所述时间间隔。

4. 如权利要求1所述的燃烧控制系统，其中，控制单元随着发动机气缸内温度降低而提前喷射期间。

5. 如权利要求1所述的燃烧控制系统，其中，控制单元随着发动机气缸内温度降低而提前点火正时。

6. 如权利要求2所述的燃烧控制系统，其中，控制单元这样调节在第一喷射期间喷射的燃料量与燃料喷射总量的比率，使得在发动机冷起动后所述比率逐渐增大到给定值。

7. 如权利要求6所述的燃烧控制系统，其中，控制单元根据发动机起动后经过的时间段来逐渐增大所述比率。

8. 如权利要求6所述的燃烧控制系统，其中，控制单元根据发动机气缸内温度逐渐增大所述比率。

9. 如权利要求6所述的燃烧控制系统，其中，控制单元根据废气温度逐渐增大所述比率。

10. 如权利要求1所述的燃烧控制系统，其中，在燃烧延迟控制下，空气-燃料混合物具有等于或稍微稀薄于理想配比空燃比值的空燃比。

11. 如权利要求1所述的燃烧控制系统，其中，在燃烧延迟控制下，点火正时设定在压缩上止点之后15到30度曲轴角度。

12. 一种用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制方法，该发动机具有：燃料喷射阀，该燃料喷射阀用于将燃料直接喷射到发动机的气缸内，以在发动机气缸的燃烧室中形成空气-燃料混合物；以及火花塞，该火花塞用于点燃空气-燃料混合物，所述燃烧控制方法包括：

在压缩上止点之后的一时刻执行所述点燃；

在压缩上止点之后、点火正时之前的一时刻执行所述直接燃料喷射；

确定发动机气缸内的温度；以及

调节从所述直接燃料喷射的开始点到所述点燃的时间间隔，使得在发动机处于冷起动状态下时发动机气缸内温度越低，该时间间隔越大。

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