CN101115921B - 两系统燃料喷射式内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以使滞留在汽缸内喷射输送管内的燃料保持为稳定状态的两系统燃料喷射式内燃机。该两系统燃料喷射式内燃机包括：汽缸内喷射喷射器(15)和进气管喷射喷射器(16)；控制单元(35)，改变各个喷射器(15，16)的燃料的分开喷射比率；燃料压力检测单元(36)和燃料温度检测单元(37)，检测汽缸内喷射输送管(23)内的燃料压力和燃料温度；以及燃料调节单元(43，44)，调节汽缸内喷射输送管(23)内的燃料压力和燃料温度；当进气管喷射喷射器(16)的分开喷射比率高、并且汽缸内喷射输送管(23)内的燃料压力或燃料温度中的至少一个超过了规定值时，控制单元(35)使燃料调节单元(43，44)动作。

Description

两系统燃料喷射式内燃机
技术领域
本发明涉及具有汽缸内喷射喷射器和进气管喷射喷射器的两系统燃料喷射器的两系统燃料喷射式内燃机。
背景技术
以往，在从高压燃料泵经由输送管向喷射器供应高压燃料的燃料供应系统中，公知有在输送管上连接有机械式压力控制阀的燃料供应装置。在该燃料供应装置中，当输送管内的燃料压力上升并超过了规定压力时，压力控制阀开阀，从输送管排出燃料，从而将输送管内的燃料压力限制在规定压力以下。
然而，虽然以往公知有上述机械式压力控制阀，但是为了在短时间内除去在燃料供应系统的通路内产生的蒸汽状燃料，需要在输送管内压的减压控制下由喷射器喷射燃料来进行减压，但是为了减压而喷射的燃料被浪费了。因此，考虑能够强制性地打开控制阀来降低输送管的内压。专利文献1中记载了有关上述两系统燃料喷射式内燃机的发明。
在该专利文献1中公开了如下内容：“在要求输送管内压减压时或者为了避免输送管内压上升，通过由于电信号的输入而开阀的电磁式高压压力调节阀(安全阀)来进行减压的燃料喷射式内燃机”。
据此，记载了如下要点：“在装载有自动变速器的车辆升档(shiftup)时或松开加速踏板时等不要求喷射燃料的情况下，可以使输送管内压迅速地从高压状态转变为减压状态”。
专利文献1：日本专利文献特开平10-54318号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
然而，上述燃料喷射式内燃机为排出输送管内的燃料以使燃料压力减压的装置，涉及仅具有汽缸内喷射喷射器或进气管喷射喷射器中的一者的单系统燃料喷射式内燃机，对具有汽缸内喷射喷射器和进气管喷射喷射器这两者的两系统燃料喷射式内燃机的特有的问题未作分析。
如果将该现有的燃料喷射式内燃机中的、通过电磁驱动部使可以开闭的阀部动作的结构原封不动地应用于两系统燃料喷射式内燃机的汽缸内喷射喷射器，则当出现了由进气管喷射喷射器喷射的燃料被100％使用、而由汽缸内喷射喷射器喷射的燃料被0％使用的情况(汽缸内喷射喷射器停止的情况)时，会产生问题。例如，当燃料未被喷射而滞留在用于向汽缸内喷射喷射器供应燃料的汽缸内喷射输送管内时，该燃料会由于来自内燃机的传热而高压化、高温化。此时，虽然也许可以通过安全阀来进行减压，但是燃料温度会变高，燃料膨胀，燃料密度变低，因此当从汽缸内喷射喷射器喷射该密度低的燃料时，有可能会导致混合气体变得稀薄。
因此，本发明的目的在于提供一种两系统燃料喷射式内燃机，该两系统燃料喷射式内燃机可以在汽缸内喷射输送管中始终确保压力和温度适当的燃料，从而能够提高汽缸内喷射喷射器进行喷射时的A/F精度。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明的第一方式提供一种两系统燃料喷射式内燃机，其特征在于，包括：汽缸内喷射喷射器和进气管喷射喷射器；控制单元，根据运转条件来改变作为从所述各个喷射器喷射的燃料的比率的分开喷射比率；高压燃料泵，向对所述汽缸内喷射喷射器供应燃料的汽缸内喷射输送管压送燃料；燃料压力检测单元，检测所述汽缸内喷射输送管内的燃料压力；燃料温度检测单元，检测燃料温度；以及燃料调节单元，调节所述汽缸内喷射输送管内的燃料压力和燃料温度；当所述进气管喷射喷射器的所述分开喷射比率高、并且由所述各个检测单元检测出的所述汽缸内喷射输送管内的燃料压力和燃料温度中的至少一个超过了目标值时，所述控制单元进行通过所述燃料调节单元使该值降低的控制。
本发明的第二方式在第一方式的基础上具有以下特征：当所述进气管喷射喷射器的所述分开喷射比率为100％或其附近时，所述控制单元判断 所述进气管喷射喷射器的所述分开喷射比率高而对所述燃料调节单元进行控制。
本发明的第三方式在第一方式的基础上具有以下特征：所述燃料调节单元包括：第一流量控制阀，设置在从燃料箱向所述汽缸内喷射输送管输送燃料的流路中；以及第二流量控制阀，设置在使所述汽缸内喷射输送管内的燃料返回到燃料箱内的流路中。
本发明的第四方式在第三方式的基础上具有以下特征：所述高压燃料泵在所述进气管喷射喷射器的分开喷射比率为100％时也进行动作，此时，为了停止向所述汽缸内喷射输送管供应燃料而使所述第一流量控制阀动作，当所述汽缸内喷射输送管内的燃料压力和燃料温度中的至少一个超过了目标值时，使所述第一流量控制阀动作并使所述第二流量控制阀动作，使燃料在所述汽缸内喷射输送管内循环。
本发明的第五方式在第三方式的基础上具有以下特征：所述第二流量控制阀为电磁安全阀。
发明的效果
根据本发明的第一方式，当进气管喷射喷射器的分开喷射比率高、并且由燃料压力检测单元检测出的燃料压力或由燃料温度检测单元检测出的燃料温度高时，控制单元通过燃料调节单元使该值降低。因此，在主要从进气管喷射喷射器喷射燃料的情况下，滞留在汽缸内喷射输送管内的燃料被从内燃机传导过来的热加热，当由燃料压力检测单元检测出的燃料压力变得高于目标值时，燃料会从汽缸内喷射喷射器的喷射口或与输送管之间的密封部等泄漏；当由燃料温度检测单元检测出的燃料温度变得高于目标值时，燃料膨胀，燃料密度过度降低，因此可以通过燃料调节单元使变成高压或高温的燃料的燃料压力或燃料温度下降并成为稳定状态。因此，可以在汽缸内喷射输送管内始终确保压力和温度适当的燃料，从而能够提高汽缸内喷射系统进行喷射时的A/F精度。
根据本发明的第二方式，当进气管喷射喷射器的分开喷射比率为100％或其附近时，控制单元对燃料调节单元进行控制。因此，当主要从进气管喷射喷射器喷射燃料而几乎不从汽缸内喷射喷射器喷射燃料时，控制单 元对燃料调节单元进行控制。因此，例如可以避免汽缸内喷射输送管内的燃料滞留在管路内而高压化、高温化。
根据本发明的第三方式，燃料调节单元包括第一流量控制阀和第二流量控制阀。因此，可以通过第一流量限制阀的开阀和第二流量限制阀的开阀使燃料在汽缸内喷射输送管内循环，从而避免滞留在汽缸内喷射输送管内的燃料由于来自内燃机的传热而高压化、高温化。因此，可以确保汽缸内喷射输送管内的燃料始终处于适当压力、适当温度的状态。
根据本发明的第四方式，当进气管喷射喷射器的分开喷射比率为100％时，为了停止向汽缸内喷射输送管供应燃料而使第一流量控制阀动作，另外，当汽缸内喷射输送管内的燃料压力和燃料温度中的至少一个超过了目标值时，为了使燃料在汽缸内喷射输送管内循环，使第二流量控制阀动作。因此，当进气管喷射喷射器的分开喷射比率为100％时，使第一流量控制阀闭阀，从而可以停止汽缸内喷射输送管内的燃料的循环，并且当燃料压力或燃料温度中的一个超过了目标值时，使汽缸内喷射输送管内的燃料循环，使新的燃料流入。因此，可以确保汽缸内喷射输送管内的燃料始终处于稳定状态。
根据本发明的第五方式，第二流量控制阀为电磁安全阀。因此，与机械式安全阀相比，易于进行精密的开闭控制。因此，当使电磁安全阀处于打开状态时，变成高压或高温的汽缸内喷射输送管内的燃料被排出；当使电磁安全阀处于关闭状态时，可以将新的稳定状态的燃料导入到汽缸内喷射输送管内并使其滞留在其中。
另外，如果通过PWM控制对该电磁安全阀进行开闭控制，则可以通过调节占空比使由于反复改变电磁安全阀的开闭状态而引起的燃料的流动量与处于全开和全闭之间的半开状态下的燃料的流动量相同。因此，可以微调汽缸内喷射输送管内的燃料量。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式中的发动机的截面图；
图2是设置有该实施方式中的PFI喷射器的汽缸体(block)的俯视 图；
图3是该实施方式中的图2的主视图；
图4是示出该实施方式中的发动机的燃料流通路径的框图；
图5是示出该实施方式中的、由ECU控制的高压燃料泵流量控制阀和电磁安全阀的控制状况的流程图；
图6是示出对该实施方式中的进气管喷射输送管进行PWM控制的情况的图。
标号说明：
11 六汽缸发动机
15 DI喷射器(汽缸内喷射喷射器)
16 PFI喷射器(进气管喷射喷射器)
23 DI输送管(汽缸内喷射输送管)
24 PFI输送管(进气管喷射输送管)
26 DI配管(汽缸内喷射配管)
27 PFI配管(进气管喷射配管)
28 燃料箱
31 燃料泵
32 高压燃料泵
35 ECU(控制单元)
36 燃料压力传感器(燃料压力检测单元)
37 燃料温度传感器(燃料温度检测单元)
38 发动机转数传感器
39 发动机负荷传感器
41 执行器
43 高压燃料泵流量控制阀(第一流量控制阀)(燃料调节单元)
44 电磁安全阀(第二流量控制阀)(燃料调节单元)
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
图1至图6示出本发明的实施方式。
首先，对结构进行说明，图1中的标号11为作为两系统燃料喷射式内燃机的六汽缸发动机，每个汽缸12均连接有进气口(port)13和排气口14，并且每个汽缸12均设置有汽缸内喷射喷射器(以下称为“DI喷射器”)15和进气管喷射喷射器(以下称“PFI喷射器”)16。该发动机如下构成：从该DI喷射器15向汽缸12内(燃烧室内)直接喷射燃料，该燃料在汽缸12内与空气混合，同时从PFI喷射器16向进气口13内喷射燃料，该燃料与在进气口13内流动的空气混合后被吸入到汽缸12内，通过在规定的定时(timing)由省略图示的火花塞进行点火而进行燃烧。
另外，每个汽缸12均设置有开闭进气口的进气阀18和开闭排气口的排气阀19，通过打开进气阀18，清洁的空气从气室(surge tank)20经由进气口13被吸入到汽缸12内(燃烧室内)。
并且，设置在每个汽缸12上的各个DI喷射器15通过作为“汽缸内喷射输送管”昀DI输送管23连结，各个PFI喷射器16通过作为“进气管喷射输送管”的PFI输送管24连结，该DI输送管23按照通过汽缸内喷射系统配管(以下称为“DI配管”)26向燃料箱28循环流动的方式连接，PFI输送管24也通过进气管喷射系统配管(以下称为“PFI配管”)27与燃料箱28连接(参照图1至图4)。
如图4所示，通过燃料泵31和高压燃料泵32以规定的高压力向该DI输送管23输送燃料，通过燃料泵31以低于DI输送管23一侧的压力向PFI输送管24输送燃料。由于DI喷射器15向高压的汽缸12内直接喷射燃料，因此需要高的压力。
所述各个喷射器15、16如下构成：通过省略图示的阀在规定的定时(喷射时间)打开而喷射期望的量的、由各个泵31、32以期望的燃料压力输送过来的燃料。
所述各个喷射器15、16与作为“控制单元”的发动机控制单元(以下称为“ECU”)35连接，阀的开闭定时和开闭时间受到控制。由此，可以根据运转条件来改变作为从喷射器15、16喷射的燃料的比率的分开喷射比率。所谓分开喷射比率是指由各个喷射器15、16喷射的燃料占DI喷 射器15和PFI喷射器16的总的喷射燃料的比例。例如，当PFI喷射器16的分开喷射比率为80％时，DI喷射器15的分开喷射比率为20％。
另外，在该ECU35上连接有作为设置在该DI输送管23上的“燃料压力检测单元”的燃料压力传感器36和作为“燃料温度检测单元”的燃料温度传感器37，并且在该ECU35上连接有检测六汽缸发动机11的转数的发动机转数传感器38和检测六汽缸发动机11的负荷的发动机负荷传感器39。通过燃料压力传感器36来检测DI输送管23内的燃料压力，通过燃料温度传感器37来检测DI输送管23内的燃料温度。另外，通过传感器38、39来检测六汽缸发动机11的运转状态。
作为该发动机负荷传感器39，例如使用检测吸入空气量的传感器。此外，也可以考虑使用检测加速器开度的传感器或检测进气管负压的传感器等。
并且，在该ECU35上连接有各种执行器(actuator)41，通过来自ECU35的信号来控制该执行器41。
另外，在DI输送管23的入口一侧，在高压燃料泵32内设置有高压燃料泵流量控制阀43，该高压燃料泵流量控制阀43是作为设置在配管26中的“燃料调节单元”的“第一流量控制阀”，所述配管26是从燃料箱28向DI输送管23输送燃料的流路；在DI输送管23的出口一侧设置有电磁安全阀44，该电磁安全阀44是作为设置在DI配管26中的“燃料调节单元”的“第二流量控制阀”，所述DI配管26是使DI输送管23内的燃料返回到燃料箱28中的流路。
并且，通过该ECU35，根据燃料喷射时的运转条件来改变燃料压力并控制燃料喷射量。
接着，说明本发明的实施方式中的六汽缸发动机11的作用。图4是示出六汽缸发动机11中的燃料的流通路径的框图，图5是示出由ECU35控制的高压燃料泵流量控制阀43和电磁安全阀44的控制状况的流程图。
首先，如图4和图5所示，ECU35接收、读取由发动机转数传感器38和发动机负荷传感器39检测出的发动机转数和空气吸入量等检测数据(S101)。
然后，ECU35计算、读取DI喷射器15和PFI喷射器16的燃料分开喷射比率(S102)。高压燃料泵32在PFI喷射器16的分开喷射比率为100％或以下时均进行动作，当PFI喷射器16的分开喷射比率为100％时，使高压燃料泵流量控制阀43闭阀，停止向DI输送管23供应燃料。
然后，ECU35判断PFI喷射器16的分开喷射比率是否包含在作为预先设定的规定区域的N％至100％的区域内(S103)。在本发明的实施方式中，例如当N＝80％时，ECU35将PFI喷射器16的分开喷射比率判断为高。于是，当判断结果为NO时，ECU35返回至步骤S101；当判断结果为YES时，ECU35读取由燃料压力传感器36检测出的DI用燃料压力和由燃料温度传感器37检测出的DI用燃料温度(S104)。
ECU35判断滞留在DI输送管23内的燃料的实际燃料压力是否大于DI用的目标燃料压力(S105)，如果为YES，则根据燃料压力的大小程度调节电磁安全阀44的占空比(duty ratio)，通过PWM控制使其开阀(S107)，并且，调节高压燃料泵32的流量控制阀43的占空比，通过PWM控制(Pulse Width Modulation)使其开阀(S108)，从而使DI输送管23内的燃料循环，使稳定状态的燃料流入，然后返回至步骤101(S101)；如果为NO，则判断实际的燃料温度是否大于DI用的目标燃料温度(S106)。
ECU35如上所述判断滞留在DI输送管23内的燃料的实际燃料温度是否大于DI用的目标燃料温度(S106)，如果为YES，则经由上述的步骤107(S107)和步骤108(S108)而返回至步骤101(S101)；如果为NO，则结束控制。
即，在进气管喷射喷射器16的分开喷射比率高(S103的YES)、由燃料压力传感器36检测出的燃料压力或由燃料温度传感器37检测出的燃料温度中的至少一个超过了目标值(S105的YES、S106的YES)时，ECU35使高压燃料泵流量控制阀43和电磁安全阀44开阀(S107、S108)，从而使燃料循环。
另外，如上所述，电磁安全阀44在PWM控制下进行开闭，由此可以阶段性地微调电磁安全阀44的开度。另外，例如，如果如图6的(a)所示流过占空比为50％的电流，对电磁安全阀44的开闭进行PWM控制，则DI输送管23内的燃料被缓缓地导入到DI配管26中，从而不会使DI输送管23内的燃料压力急剧地下降。与此相对，如果对电磁安全阀44不进行PWM控制而流过图6的(c)所示的电流，，则如图6的(d)所示燃烧压力会急剧地下降。
根据上述六汽缸发动机11，当进气管喷射喷射器16的分开喷射比率高、由燃料压力传感器36检测出的燃料压力或由燃料温度传感器37检测出的燃料温度高时，ECU35通过电磁安全阀44使该值降低。因此，在从PFI喷射器16喷射燃料的情况下，滞留在DI输送管23内的燃料被从六汽缸发动机11传导过来的热加热，当由燃料压力传感器36检测出的燃料压力变得高于目标值时，燃料会从DI喷射器15的喷射口或与DI输送管23之间的密封部等泄漏；当由燃料温度传感器37检测出的燃料温度变得高于目标值时，燃料膨胀，燃料密度过度降低。因此可以通过电磁安全阀44使变成高压或高温的燃料压力或燃料温度下降并成为稳定状态，并且可以使燃料返回到燃料箱28中并成为稳定状态而再利用。因此，可以在DI输送管23内始终确保压力和温度适当的燃料，从而能够提高汽缸内喷射系统进行喷射时的A/F精度。
另外，ECU35在PFI喷射器16的分开喷射比率为100％或其附近时对电磁安全阀44进行控制。因此，当主要从PFI喷射器16喷射燃料而几乎不从DI喷射器15系统喷射燃料时，ECU35对电磁安全阀44进行控制。因此，例如当ECU35主要驱动PFI喷射器16而不驱动DI喷射器15时，可以避免DI输送管23内的燃料滞留在管路23内而高压化、高温化。
并且，具有高压燃料泵流量控制阀43和电磁安全阀44。因此，可以通过高压燃料泵流量控制阀43的开阀和电磁安全阀44的开阀使燃料在DI输送管23内循环，从而避免滞留在DI输送管23内的燃料由于来自六汽缸发动机11的传热而高压化、高温化。因此，可以确保DI输送管23内的燃料始终处于适当压力、适当温度的状态。
另外，当进气管喷射喷射器16的分开喷射比率为100％时，为了停止向DI输送管23供应燃料，使高压燃料泵流量控制阀43动作；当DI输送管23内的燃料压力和燃料温度中的至少一个超过了目标值时，为了使燃料在DI输送管23内循环，使电磁安全阀44动作。因此，当进气管喷射喷射器16的分开喷射比率为100％时，使高压燃料泵流量控制阀43闭阀，从而可以停止DI输送管23内的燃料的循环，并且当燃料压力或燃料温度中的一个超过了目标值时，使DI输送管23内的燃料循环，使新的燃料流入。因此，可以确保DI输送管23内的燃料始终处于稳定状态。
并且，与机械式安全阀相比，更易可靠地控制电磁安全阀44的开闭。因此，当使电磁安全阀44处于打开状态时，变成高压或高温的DI输送管23内的燃料被排出；当使电磁安全阀44处于关闭状态时，可以将新的稳定状态的燃料导入到DI输送管23内并使其滞留在其中。
另外，如果通过PWM控制对该电磁安全阀44进行开闭控制，则可以通过调节占空比使由于反复改变电磁安全阀44的开闭状态而引起的燃料的流动量与处于全开和全闭之间的半开状态下的燃料的流动量相同。因此，可以微调DI输送管23内的燃料量，从而可以一点点地流回到燃料箱28中。
另外，根据本发明的实施方式，对于各个汽缸12，DI喷射器15和PFI喷射器16分别各设置有一个，但是不限于上述实施方式。即，也可以如下构成：对各个汽缸12分别设置一个DI喷射器15，从一个进气管向多个汽缸12的每一个供应空气，在该进气管上设置一个PFI喷射器15，将从这个PFI喷射器15喷射的燃料与空气的混合气体导入到各个汽缸12中。

Claims (5)

1. 一种两系统燃料喷射式内燃机，其特征在于，
包括：
汽缸内喷射喷射器和进气管喷射喷射器；
控制单元，根据运转条件来改变作为从所述各个喷射器喷射的燃料的比率的分开喷射比率；
高压燃料泵，向对所述汽缸内喷射喷射器供应燃料的汽缸内喷射输送管压送燃料；
燃料压力检测单元，检测所述汽缸内喷射输送管内的燃料压力；
燃料温度检测单元，检测燃料温度；以及
燃料调节单元，调节所述汽缸内喷射输送管内的燃料压力和燃料温度；
当所述进气管喷射喷射器的所述分开喷射比率高、并且由所述各个检测单元检测出的所述汽缸内喷射输送管内的燃料压力和燃料温度中的至少一个超过了目标值时，所述控制单元进行通过所述燃料调节单元使该值降低的控制。
2. 如权利要求1所述的两系统燃料喷射式内燃机，其特征在于：
当所述进气管喷射喷射器的所述分开喷射比率为100％或其附近时，所述控制单元判断所述进气管喷射喷射器的所述分开喷射比率高而对所述燃料调节单元进行控制。
3. 如权利要求1所述的两系统燃料喷射式内燃机，其特征在于：
所述燃料调节单元包括：
第一流量控制阀，设置在从燃料箱向所述汽缸内喷射输送管输送燃料的流路中；以及
第二流量控制阀，设置在使所述汽缸内喷射输送管内的燃料返回到燃料箱内的流路中。
4. 如权利要求3所述的两系统燃料喷射式内燃机，其特征在于：
所述高压燃料泵在所述进气管喷射喷射器的分开喷射比率为100％时也进行动作，此时，为了停止向所述汽缸内喷射输送管供应燃料而使所述第一流量控制阀动作，当所述汽缸内喷射输送管内的燃料压力和燃料温度中的至少一个超过了目标值时，使所述第一流量控制阀动作并使所述第二流量控制阀动作，使燃料在所述汽缸内喷射输送管内循环。
5. 如权利要求3所述的两系统燃料喷射式内燃机，其特征在于：
所述第二流量控制阀为电磁安全阀。
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