CN100513774C - 内燃机的点火时间控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的点火时间控制装置，即使燃料喷射率改变，也可以防止因过度滞后修正产生加速不良以及因滞后修正不足产生爆燃；具有缸内喷射喷油器(11)和进气通道喷射喷油器(12)的内燃机，包括修正点火滞后时间的过渡滞后控制部，以防止在发动机的过渡运转期间发生爆燃，其中过渡滞后控制部产生的控制量取决于缸内喷射喷油器(11)的燃料喷射量与进气通道喷射喷油器(12)的燃料喷射量的比率。

Description

内燃机的点火时间控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的点火时间控制装置，更详细地说，尤其是涉及一种内燃机的点火时间控制装置，该内燃机包括向气缸内喷射燃料的缸内喷射喷油器和向进气通道或进气口喷射燃料的进气通道喷油器。
背景技术
通常说来，已知的称为双喷射型内燃机包括向气缸内喷射燃料的缸内喷射喷油器和向进气通道或进气口喷射燃料的进气通道喷油器，并且根据发动机的运转状态在这两种喷射类型之间进行切换，以实现例如在低负载运转区域内的分层燃烧和在中/高负载运转区域的均匀燃烧，从而使得两个喷油器的燃料喷射率可以在均匀燃烧区域根据运转状态适当地改变，例如参见专利文献1。
此外，例如，专利文献2描述了一种技术，其中，为了防止在加速期间等过渡时产生爆燃即过渡爆燃而对点火时间进行滞后修正时，考虑到冷却水温或进气温度的影响来实施点火时间滞后修正。
在上述专利文献2所描述的技术中，点火时间滞后修正考虑到了冷却水温或者进气温度的影响，这对仅仅包括进气通道喷射喷油器的发动机来说是有效的。但是，如果该技术未进行任何改变而运用到双喷射型内燃机中，则是无效的，其中该双喷射型内燃机包括缸内喷射喷油器和进气通道喷射喷油器，使其可以根据运转状态改变两个喷油器的燃料喷射率。这是因为，缸内喷射喷油器和进气通道喷油器的燃料喷射率的改变会导致气缸内进气温度改变，也就是缸内进气温度改变会导致过渡爆燃发生条件的改变，从而产生例如因过度滞后修正导致加速不良和因滞后修正不足导致爆燃的问题。
专利文献1：日本专利申请公开No.2001-20837
专利文献2：日本专利申请公开No.7-180643(1995)
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种内燃机的点火时间控制装置，其可以解决上述问题，即使燃料喷射率改变，也可以防止因过度滞后修正产生的加速不良以及因滞后修正不足发生爆燃。
根据用于实现上述目的的本发明的一个方式，具有缸内喷射喷油器和进气通道喷射喷油器的内燃机点火时间控制装置，其包括在发动机的过渡运转期间为了防止爆燃而对点火时间进行滞后修正的过渡滞后控制装置，其中过渡滞后控制装置的控制量取决于缸内喷射喷油器的燃料喷射量与进气通道喷射喷油器的燃料喷射量的比率。
过渡滞后控制装置的控制量可以为滞后修正量的初始值。
过渡滞后控制装置的控制量可以为滞后修正量的衰减率。
根据为了实现上述目的的本发明的另一个方式，具有缸内喷射喷油器和进气通道喷射喷油器的内燃机点火时间控制装置，其包括在发动机的过渡运转期间为了防止爆燃而对点火时间进行滞后修正的过渡滞后控制装置，其中过渡滞后控制装置实施控制的条件取决于缸内喷射喷油器的燃料喷射量与进气通道喷射喷油器的燃料喷射量的比率。
根据本发明的一个方式的内燃机点火时间控制装置，在具有缸内喷射喷油器和进气通道喷射喷油器的内燃机中，在发动机的过渡运转期间，过渡滞后控制装置的点火时间滞后修正控制量取决于缸内喷射喷油器的燃料喷射量与进气通道喷射喷油器的燃料喷射量的比率，因而点火时间滞后修正不会过度或不足。这样，能够适当的减少过渡爆燃的产生。
根据该方式，如果过渡滞后控制装置的控制量为滞后修正量的初始值，则能够适当减少过渡爆燃的产生。
根据该方式，其中过渡滞后控制装置的控制量为滞后修正量的衰减率，可以避免滞后控制完成之后的加速不良。
根据本发明的另一个方式的内燃机点火时间控制装置，在包括缸内喷射喷油器和进气通道喷射喷油器的内燃机中，在发动机过渡运转期间，过渡滞后控制装置实施点火时间滞后修正控制的条件取决于缸内喷射喷油器的燃料喷射量与进气通道喷射喷油器的燃料喷射量的比率，从而适当地实施点火时间滞后修正。这样，能够适当减少过渡爆燃的产生。
附图说明
图1是表示根据本发明的内燃机点火时间控制装置的一般结构的示意图。
图2是表示本发明的实施例1中过渡滞后控制程序的一个例子的流程图。
图3是表示应用了本发明的发动机中的缸内喷射喷油器和进气喷射的喷油器的喷射量比率的一个例子的曲线图。
图4是表示本发明的实施例2中过渡滞后控制程序的一个例子的流程图。
图5是表示本发明的实施例3中过渡滞后控制程序的一个例子的流程图。
图6是表示本发明一个实施例中的喷射率和初始值之间关系的一个例子的曲线图。
图7是表示本发明一个实施例中的喷射率和衰减率之间关系的一个例子的曲线图。
图8是表示本发明实施例1中的过渡滞后控制状态的时间图。
图9是表示本发明实施例2中的过渡滞后控制状态的时间图。
图10是表示本发明实施例3中的过渡滞后控制状态的时间图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行描述。
首先参照附图1，其表示根据本发明的双喷射型内燃机的点火时间控制装置的简略结构。发动机1包括多个气缸，并且各个气缸通过各自对应的进气岐管2连接到共用的稳压罐3上。稳压罐3通过进气管4连接到空气流量计4a上，并且空气流量计4a连接到空气滤清器5上。由步进电机6驱动的节气门7设置在进气管4内。另一方面，各个气缸被连接到共同的排气岐管8上，并且排气岐管8连接到三效催化转化器9上。
在每个气缸上分别安装有用于向气缸内喷射燃料的缸内喷射喷油器11和向进气口或者进气通道喷射燃料的进气通道喷射喷油器12。这些喷油器11、12分别基于电控单元(ECU)30的输出信号进行控制。此外，各个缸内喷射喷油器11连接到共同的燃料分配管(未示出)上，并且燃料分配管通过逆止阀连接到发动机驱动型的高压燃料泵上。高压燃料泵的排出侧通过电磁溢出阀连接到高压燃料泵的进口侧，从而使得当电磁溢出阀的开度变小时从高压泵供给到燃料分配管中的燃料量增加，并且当电磁溢出阀的开度完全打开时停止从高压泵向燃料分配管进行燃料供给。电磁溢出阀基于电控单元30的输出信号进行控制。
另一方面，进气通道的每个喷油器12也连接到共同的燃料分配管(未示出)上。燃料分配管和高压燃料泵通过共同的燃料压力调节器连接到电动机驱动型的低压燃料泵上。该低压燃料泵通过燃料滤清器进一步连接到燃料罐上。
该电控单元30由数字式计算机构成，并且具有通过双向总线相互连接的ROM(只读存储器)、RAM(随机存储器)、CPU(微处理器)、输入口、输出口等。空气流量计4a产生与进气量成比例的输出电压，并且空气流量计4a产生的输出电压通过AD转换器输入到输入口。同样地，设有以下传感器：节气门开度传感器13，用于产生与节气门7的开度成比例的输出电压；进气压力传感器14，用于产生与稳压罐3的进气压力成比例的输出电压；以及水温传感器15，用于产生与发动机冷却水温成比例的输出电压。它们的输出电压通过AD转换器被输出到各个输入口中。
此外，产生与排气中的氧气浓度成比例的输出电压的空燃比传感器16被连接到催化转化器9上游的排气岐管8上，产生与发动机体振动成比例的输出电压的爆燃传感器17被连接到发动机体上，并且产生与加速踏板10的踩踏量成比例的输出电压的加速踏板开度传感器18连接到加速踏板10上。同样地，空燃比传感器16、爆燃传感器17以及加速踏板开度传感器18的输出电压通过AD转换器输出到各个输入口。
每隔单位曲轴角度产生输出脉冲的曲轴角度传感器20连接到输入口上。通过对曲轴角度传感器20每单位时间产生的输出脉冲数进行测量可以判定发动机转速。因此，曲轴角度传感器20随后可以被称作转速传感器。基于进气压力传感器14或者加速踏板开度传感器18和上述曲轴角度传感器20所获得的发动机机负载率和发动机转速的参数，预先将根据运转状态所设定的燃料喷射量的值、喷射率、点火时间、基于发动机冷却水温的修正值等绘制成映射图，并存储到电控单元30的ROM中。
电控单元30的输出口通过相应的驱动电路连接到步进电机6、各缸内喷射喷油器11、各进气通道喷射喷油器12、火花塞19等上。
接着，参照图2中的流程图，对具有上述结构的本发明双喷射型内燃机点火时间控制装置的实施例1中的控制进行说明。电控单元30读入上述多个运转状态参数和爆燃判定结果，并读入发动机转速、车速和曲轴角度数据以及未图示的怠速开关信号的参数，以实施用于进行发动机运转所必需的燃料喷射控制以及点火时间控制时的运算、处理，从而根据该结果控制缸内喷射喷油器11和进气通道喷射喷油器12，并通过点火驱动电路控制火花塞19。
图2表示根据本发明实施例的点火时间控制装置控制程序的一个例子的流程图。每隔预定的曲轴角度例如180度(在四缸发动机中)，则实施控制程序。在该程序中，在步骤S201中获得冷却水温、发动机转速、负载率等发动机的各种运转状态参数。之后，程序进入步骤S202，基于发动机转速和负载率，根据存储在ROM中的映射值计算出燃料喷射量及其喷射率。
图3表示应用了本发明的发动机1中的缸内喷射喷油器11和进气喷射通道喷油器12的喷射率的一个例子。在这里，将缸内喷射喷油器11相对于总燃料喷射量的喷射率表示为X，相应地，这时的进气通道喷射喷油器12的喷射率为(1—X)。
在步骤S203中，判定发动机是否处于易发生爆燃的加速状态。在步骤S203的判定过程中，例如，对当前进气压力PM(绝对值)进行判断，当PM等于或高于预定值(例如320mmHg)，则判定为进气量大、处于易发生爆燃的状态。此外，对上次PM值(PMi-1)与本次PM值(PMi)进行比较，如果差值(PMi-1—PMi)大于一定值(例如80mmHg)，则判定为PM急剧升高、处于加速状态，并进入步骤S204。另一方面，当进气压力PM小于预定值或者虽然预定值但不是加速状态时，程序进入到下述步骤S205。
在步骤S204中，过渡点火滞后修正量“ATRN”的初始值“eatrnre”(用曲轴角度表示的负值)，可以基于在步骤S202中求出的喷射率和发动机转速的映射值求出，或通过计算得到。如图6中的例子所示，该初始值“eatrnre”被设置成随着缸内喷射喷油器11的喷射率X的变大而逐渐变小。这是因为，当缸内喷射喷油器11的喷射率X大时，进入气缸内的燃料喷射量增加，会吸收更多蒸发潜热，从而使气缸内的温度降低相应量，并且不易发生过渡爆燃。
当在步骤S203的判定过程中判定发动机不处于上述加速状态时，程序进入步骤S205，对过渡点火滞后修正量“ATRN”的初始值“eatrnre”实施衰减处理。在本实施例中，该衰减处理是通过在控制程序的每个循环中在初始值“eatrnre”上增加一定的衰减量“eatrnadd”(由曲轴角度所表示的正值)而实施的。因此，在预定的控制程序循环之后，换言之在经过预定时间之后，过渡点火滞后修正量“ATRN”为零。为了防止在不是加速状态的稳定状态的过程循环中过度地进行衰减处理，对该步骤S205中的衰减处理实行保护处理，以避免结果值等于或者低于零。
为了更容易理解，在图8的时间图中表示上述实施例1中的控制状态。在该时间图中，与缸内喷射喷油器11的喷射率X(在图8中被表示成缸内INJ率)对应地以不同的实线和虚线表示初始值“eatrnre”的改变状态。
下面，参照图4所示的流程图，对本发明的双喷射型内燃机点火时间控制装置的实施例2中的控制进行说明。实施例2中的控制与实施例1中的上述控制之间的不同仅在于，前者是使过渡点火滞后修正量“ATRN”的初始值“eatrnre”与喷射率X对应地进行改变，而后者则是进一步使衰减处理中的衰减率与喷射率X对应地进行改变。因此，将以该不同点为主进行说明。
即，由于图4的流程图中的步骤S401～S404，与图2的流程图中的步骤S201～S204相同，因而引用其说明以避免重复描述。即，在步骤S404中，过渡点火滞后修正量“ATRN”的初始值“eatrnre”可以基于在步骤S402中求出的喷射率和发动机转速根据映射值得出，或通过计算得到。当在步骤S403中判定发动机不再处于上述加速状态时，程序进入步骤S405，基于在步骤S402中求出的喷射率和发动机转速求出衰减率α、即每单位时间的衰减量。如图7中的例子所示，该衰减率α被设定成随着缸内喷射喷油器11的喷射率X增大而变大。这是因为，当缸内喷射喷油器11的喷射率X大时，直接供给到燃烧室内的燃料量增加，会吸收更多蒸发潜热。因此，气缸的冷却效果会改善，并且耐爆燃性提高，从而可以在短时间内完成过渡滞后控制。
在接下来的步骤S406中，对在步骤S404中求出的过渡点火滞后修正量“ATRN”的初始值“eatrnre”实施衰减处理。在本实施例中，衰减处理是通过在控制程序的每次循环中在初始值“eatrnre”上加上在步骤S404中求出的衰减率α的预定衰减量“eatrnadd”(以曲轴角度表示的正值)而实行的。因此，在进行预定控制程序循环之后，换言之经过取决于衰减率α的预定时间之后，过渡点火滞后修正量“ATRN”为零。需要注意的是，在上述描述中虽然初始值“eatrnre”可以对应于喷射率X进行改变，但是也可以是固定值。另外，与前述实施例相同地，也对步骤S406中的衰减处理进行保护处理，以避免结果值等于或小于零。
为了更容易理解，在图9的时间图中表示上述实施例2中的控制状态。在该时间图中，衰减率α的改变状态，与缸内喷射喷油器11的喷射率X(如图9中的缸内INJ率表示)对应地以不同的实线和虚线进行表示。
接着，参照表示出控制程序一例的图5的流程图，对具有上述结构的本发明的双喷射型内燃机点火时间控制装置在实施例3中的控制进行说明。该控制程序也是每隔预定的曲轴角度例如180度(在四缸发动机中)进行实施。在该程序中，在步骤S501读入冷却水温、发动机转速、负载率等发动机的各种运转状态参数。程序进入步骤S502，基于发动机转速和负载率，根据存储在ROM中的映射值计算出燃料喷射量及其喷射率。
下一步，在步骤S503中，根据在上述步骤S502中求出的缸内喷射率X和发动机转速计算出作为是否实行过渡滞后控制的标准的爆燃判定负载率“eatrnkl”。然后，在步骤S504中，判定根据节气门7的开度所求出的负载率“eklcrt”是否大于在上述步骤S503中求出的爆燃判定负载率，并且判定该负载率的变化量“edlklcrt”是否大于预定值“eatrndlkl”。当它们其中一个小于而使两者不能同时满足条件时，判定发动机不是易于发生爆燃的状态而不满足负载条件，并且程序进入步骤S507，与上述实施例相同地，在之前的程序循环中设定初始值并实行该衰减处理之外，不实行过渡滞后控制。另一方面，当负载率“eklcrt”高于爆燃判定负载率“eatrnkl”，并且负载率的变化量“edlklcrt”大于预定值“eatrndlkl”时，即，判定为“是”时，程序进入步骤S505，其中负载条件成立标志被设定成接通(on)，并且程序进入步骤S506。
然后，在步骤S506中，过渡点火滞后修正量“ATRN”的初始值“eatrnre”(以曲轴角度表示的负值)，基于在步骤S502中求出的喷射率和发动机转速求出映射值，或通过计算得出。在步骤S507中，对过渡点火滞后修正量“ATRN”的初始值“eatrnre”实行与上述实施例1和实施例2相同的衰减处理。因此，不进行重复描述。
为了更容易理解，在图10的时间图中表示上述实施例3中的控制状态。在该时间图中，以不同的实线和虚线表示用于确定过渡滞后控制装置实行点火时间滞后修正控制的实行条件的爆燃判定负载率“eatrnkl”，并且与此对应地，以实线和虚线、在不同的时间表示加速判定和过渡点火滞后修正量。
另外，在上述实施例中，虽然说明了与影响过渡爆燃发生容易程度的因素即缸内喷射率X对应地进行过渡滞后控制的例子，但是也可以结合其它因素进行实施，例如，结合冷却水温、进气温度等。此外，还可以根据冷起动后或暖启动时即重新启动时，对过渡滞后控制开始条件进行不同的判定。

Claims (4)

1.一种内燃机的点火时间控制装置，所述内燃机具有缸内喷射用喷油器和进气通路喷射用喷油器，其特征在于，
具有过渡滞后角控制装置，其修正点火时间的滞后角，以防止内燃机在过渡运转时发生爆燃；
对应缸内喷射用喷油器的燃料喷射量相对于进气通路喷射用喷油器的燃料喷射量的比率，使所述过渡滞后角控制装置的控制量不同。
2.如权利要求1所述的内燃机的点火时间控制装置，其特征在于，所述过渡滞后角控制装置的控制量是滞后角修正量的初始值。
3.如权利要求1所述的内燃机的点火时间控制装置，其特征在于，所述过渡滞后角控制装置的控制量是滞后角修正量的衰减率。
4.一种内燃机的点火时间控制装置，所述内燃机具有缸内喷射用喷油器和进气通路喷射用喷油器，其特征在于，
具有过渡滞后角控制装置，其修正点火时间的滞后角，以防止内燃机在过渡运转时发生爆燃；
对应缸内喷射用喷油器的燃料喷射量相对于进气通路喷射用喷油器的燃料喷射量的比率，使所述过渡滞后角控制装置的控制的执行条件不同。
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