CN101413446A - 内燃机 - Google Patents

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CN101413446A CNA2008101752503A CN200810175250A CN101413446A CN 101413446 A CN101413446 A CN 101413446A CN A2008101752503 A CNA2008101752503 A CN A2008101752503A CN 200810175250 A CN200810175250 A CN 200810175250A CN 101413446 A CN101413446 A CN 101413446A
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Abstract

基于运转状况来确定待从进气口喷射阀(31)和缸内喷射阀(32)喷射的燃料的基准喷射量以及喷射比例。用于进气口喷射的反馈校正量和用于缸内喷射的反馈校正量之间的比例被设置为等于所述基准喷射量的比例。如果由于加校正量而获得的喷射量小于喷射阀的最小喷射量，则禁止反馈校正。同时，如果反馈校正量较小，则仅对获得较大喷射量的喷射阀进行反馈校正。

Description

内燃机
分案申请说明
本申请是于2007年2月15日进入国家阶段的申请号为200580027837.4、发明名称为“内燃机”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种内燃机，更具体而言，涉及一种包括将燃料喷入进气口的进气口喷射阀和将燃料喷入燃烧室的缸内喷射阀的内燃机。
背景技术
已经开发了包括将燃料喷入进气口的进气口喷射阀和将燃料喷入燃烧室的缸内喷射阀的内燃机，其中，燃料以根据运转状况确定的喷射比例从进气口喷射阀和缸内喷射阀进行喷射，即所谓的双喷射式内燃机。例如，日本专利早期公开No.2001-20837公开了这样的内燃机。
近来，当内燃机用于车辆时，在许多情况下，空燃比传感器设置在排气管中并且燃料喷射量经过反馈校正，使得基于空燃比传感器的输出将空燃比设置为指定值。这里，空燃比传感器检测的是由于燃烧室中的燃料燃烧所产生的排气的空燃比。
当两个燃料喷射阀都喷射燃料时，上述的空燃比代表排气混合物的空燃比，该排气混合物是由于从进气口喷射阀喷射的燃料的燃烧所产生的排气和由于从缸内喷射阀喷射的燃料的燃烧所产生的排气的混合物。因此，基于此空燃比计算的反馈校正量是针对从进气口喷射阀喷射的燃料的校正量和针对从缸内喷射阀喷射的燃料的校正量之和。
由此，为了使两个燃料喷射阀都经历反馈校正，应当对每个燃料喷射阀设定适当的反馈校正量。否则，发生燃烧波动，并且驾驶员可能感到不舒适或不愉快。
但是，根据日本专利早期公开No.2001-20837中公开的装置，既没有涉及也没有公开燃料喷射量的反馈校正。
此外，尽管根据日本专利早期公开No.2-153241的装置具有两个燃料喷射阀，但是只有一个燃料喷射阀经历反馈校正。就是说，该公开没有揭示用于两个喷射阀的反馈校正量之间的比例。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的在于：当基于具有进气口喷射阀和缸内喷射阀的内燃机中的空燃比传感器的输出，使燃料喷射量经历反馈校正时，优化用于各个燃料喷射阀的反馈校正量。
根据本发明，提供了一种内燃机，包括将燃料喷入进气口的进气口喷射阀和将燃料喷入燃烧室的缸内喷射阀，其中所述燃料以根据运转状况确定的比例从所述进气口喷射阀和所述缸内喷射阀进行喷射，排气的空燃比由空燃比传感器检测，并且基于所述空燃比传感器的输出对燃料喷射量进行反馈校正。在内燃机中，计算进气口喷射量和缸内喷射量之间的喷射量比例，并且基于计算的所述喷射量比例来确定用于进气口喷射的反馈校正量和用于缸内喷射的反馈校正量之间的比例。
在上述构造的内燃机中，用于进气口喷射的反馈校正量和用于缸内喷射的反馈校正量之间的比例是基于进气口喷射量和缸内喷射量之间的喷射量比例来确定的。
优选地，用于进气口喷射的所述反馈校正量和用于缸内喷射的所述反馈校正量之间的比例被设定为等于所述喷射量比例。
更优选地，如果所述反馈校正量较小，则仅对获得较大喷射量的所述喷射阀进行反馈校正。
更优选地，当由于反馈校正而使所述喷射量等于或小于喷射阀的最小喷射量时，禁止对该喷射阀进行反馈校正。
更优选地，在可能发生爆震的运转区域中，所述缸内喷射量和所述进气口喷射量之间的比例被预先设定为使得所述缸内喷射量大于所述进气口喷射量。每个反馈校正量被确定为使得在将所述反馈校正量加至总喷射量之后，所述缸内喷射量的比例和所述进气口喷射量的比例之间的差值小于加所述反馈校正量之前的差值。
根据上述发明，用于缸内喷射的反馈校正量和用于进气口喷射的反馈校正量是基于喷射量比例来确定的，由此不太可能发生从喷射量比例的很大偏离。因此，防止了燃烧波动的发生，并且驾驶员不会感觉到不舒适或不愉快。
根据本发明的另一方面，提供了一种内燃机，包括将燃料喷入进气口的进气口喷射阀和将燃料喷入燃烧室的缸内喷射阀，其中所述燃料以根据运转状况确定的比例从所述进气口喷射阀和所述缸内喷射阀进行喷射，排气的空燃比由空燃比传感器检测，并且基于所述空燃比传感器的输出对燃料喷射量进行反馈校正。在内燃机中，计算表示目标空燃比和实际空燃比之间的差值的空燃比差值。基于计算的所述空燃比差值，计算缸内喷射中的过量/不足燃料和进气口喷射中的过量/不足燃料。所述计算的缸内喷射中的过量/不足燃料与缸内喷射反馈增益相乘以计算缸内喷射校正量，所述计算的进气口喷射中的过量/不足燃料与进气口喷射反馈增益相乘以计算进气口喷射校正量。所述缸内喷射反馈增益和所述进气口喷射反馈增益分别设定。
如上所述，基于空燃比差值获得的过量/不足燃料被划分为缸内喷射中的过量/不足燃料和进气口喷射中的过量/不足燃料，缸内喷射中的过量/不足燃料和进气口喷射中的过量/不足燃料分别与缸内喷射反馈增益和进气口喷射反馈增益相乘以分别计算缸内喷射校正量和进气口喷射校正量。这里，所述缸内喷射反馈增益和所述进气口喷射反馈增益分别设定。
优选地，基于所述计算的空燃比差值来计算总过量/不足燃料，并且所述总过量/不足燃料根据预定比例划分为所述缸内喷射中的过量/不足燃料和所述进气口喷射中的过量/不足燃料。
更优选地，当获得表示目标空燃比和实际空燃比之间的差值的空燃比差值，并基于所述空燃比差值计算缸内喷射中的过量/不足燃料和进气口喷射中的过量/不足燃料时，考虑由于所述缸内喷射阀与所述空燃比传感器之间的距离导致的缸内喷射中的延迟和由于所述进气口喷射阀与所述空燃比传感器之间的距离导致的进气口喷射中的延迟，由此获得高精度。
根据上述的发明，分别确定用于缸内喷射的反馈校正增益和用于进气口喷射的反馈校正增益。由此，防止了燃烧波动的发生，并且驾驶员不会感觉到不舒适或不愉快。
具体而言，如果在获得表示目标空燃比和实际空燃比之间的差值的空燃比差值并基于所述空燃比差值来计算缸内喷射中的过量/不足燃料和进气口喷射中的过量/不足燃料时，考虑由于所述缸内喷射阀与所述空燃比传感器之间的距离导致的缸内喷射中的延迟和由于所述进气口喷射阀与所述空燃比传感器之间的距离导致的进气口喷射中的延迟，则可以获得高精度。
附图说明
图1示出本发明实施例的硬件结构。
图2是本发明第一实施例中的控制流程图。
图3示出基准缸内喷射量FCB和基准进气口喷射量FPB相对于发动机速度和进气量的图表。
图4是本发明第二实施例中的主控制程序的流程图。
图5是本发明第二实施例中的子程序的流程图。
图6是本发明第三实施例中的子程序的流程图。
图7示出缸内喷射比例相对于发动机速度和进气量的图表。
图8示出总喷射量相对于发动机速度和进气量的图表。
图9示出缸内喷射反馈增益GC相对于发动机速度和进气量的图表。
图10示出进气口喷射反馈增益GP相对于发动机速度和进气量的图表。
具体实施方式
<第一实施例>
以下将参考附图描述本发明的实施例。图1示出对本发明的实施例共同的硬件结构。
火花点火式内燃机1包括气缸盖1a和气缸体1b。气缸盖1a包括进气口5、排气口6、进气阀7、排气阀8、和火花塞40。火花塞40通过火花线圈41供应有高压电流。
连接至曲轴3的活塞2在气缸体1b内进行往复运动，使得在活塞2和气缸盖1a之间形成燃烧室1c。此外，曲柄角传感器52安装至气缸体1b，使得基于来自曲柄角传感器52的信号来计算发动机速度。
在图1中，用于将燃料喷入进气口5的进气口喷射阀31和用于将燃料喷入燃烧室1c的缸内喷射阀32安装至气缸盖1a。利用燃料泵(未示出)，将燃料从燃料箱30通过燃料管33传送并供应至进气口喷射阀31和缸内喷射阀32。
进气管10连接至进气口5，空气滤清器11安装至进气管10的上游端。用于检测进气量的气流计51进口空气滤清器11布置在其下游。节流阀12布置在气流计51下游。节流阀12由节流马达13驱动。同时，用于检测加速踏板14下压量的加速踏板传感器50作为附件设置到加速踏板14，使得根据由加速踏板传感器50检测的加速踏板14的下压量，通过节流马达13来改变节流阀12的打开位置。
排气管20连接至排气口6，三元催化剂21布置在排气管20中。第一空燃比传感器22布置在三元催化剂21的上游侧附近，第二空燃比传感器23布置在三元催化剂21的下游侧附近。燃烧室1c中产生的排气流过排气口6，排气口6具有通过排气阀8打开和关系的流路，并且排气被引导至排气管20，在排气管20中排气通过三元催化剂21净化并且之后被排放。
然后，根据本发明，从进气口喷射阀31和缸内喷射阀32喷射的燃料喷射量经历反馈校正，以基于从第一空燃比传感器22和第二空燃比传感器23的输出获得指定的空燃比。
电子控制单元100(以下称作ECU)是通过将输入端口101、输出端口102、CPU 103、ROM 104、RAM 105等经由共用总线彼此连接来实现的。ECU 100接收由各个传感器检测的信号，并发送根据本发明用于控制的控制信号至各个致动器。
以下，将参考图2的流程图来描述根据具有上述基本硬件结构的本发明的用于燃料喷射的反馈校正。
在步骤S1处，读取各个参数，例如空燃比AF、基准缸内喷射量FCB、基准进气口喷射量FPB等。基准缸内喷射量FCB和基准进气口喷射量FPB参考发动机速度NE和进气量GA储存在如图3所示的图表中。
在步骤S2处，计算缸内喷射比例RC、进气口喷射比例RP和总校正量CORRTOTAL。缸内喷射比例RC是如下计算的：RC＝FCB/(FCB+FPB)。进气口喷射比例RP是如下计算的：RP＝FPB/(FCB+FPB)。总校正量CORRTOTAL是基于实际空燃比与目标空燃比之间的差值以及总喷射量来计算的。
这里，基准缸内喷射量FCB和基准进气口喷射量FPB可以通过相对于发动机速度NE和进气量GA储存总喷射量、相对于发动机速度NE和进气量GA储存喷射比例(仅储存一个喷射比例，另一个可以通过从总值减去所述一个来获得)、并将喷射比例与总喷射量相乘来获得。
在步骤S3处，在步骤S2处获得的缸内喷射比例RC和总校正量CORRTOTAL相乘，以计算缸内喷射校正量CORRC，进气口喷射比例RP和总校正量CORRTOTAL相乘，以计算进气口校正量CORRP。
在步骤S4处，判定运转状况是否在可能发生爆震的区域。如果判定为NO，即如果没有判定运转状况在可能发生爆震的区域，则过程进行至步骤S6。如果判定为YES，即如果判定运转状况在可能发动爆震的区域，则进行步骤S5，之后过程进行至步骤S6。
在步骤S5处，缸内喷射校正量CORRC与预定系数α(<1)相乘以获得缸内喷射校正量CORRC，进气口喷射校正量CORRP与预定系数β(>1)相乘以获得进气口喷射校正量CORRP。
在步骤S6处，分别如下计算包含校正量的缸内喷射量FC和包含校正量的进气口喷射量FP：FC＝FCB+CORRC，FP＝FPB+CORRP。
在步骤S7处，判定CORRTOTAL的绝对值是否大于预定值。如果在步骤S7处判定为YES，则过程进行至步骤S8。如果判定为NO，则过程进行至步骤S14。
如果过程进行至步骤S8，则在步骤S8处判定包含校正量的缸内喷射量FC是否小于缸内喷射阀的最小喷射量FCMIN。如果判定为YES，则过程进行至步骤S9，在这里禁止缸内喷射的反馈校正。之后，过程进行至步骤S11。如果判定为NO，则在步骤S10处进行缸内喷射的反馈校正，并且过程进行至步骤S11。
在步骤S11处，判定包含校正量的进气口喷射量FP是否小于进气口喷射阀的最小喷射量FPMIN。如果判定为YES，则过程进行至步骤S12，在这里禁止进气口喷射的反馈校正。之后，过程结束。如果判定为NO，则在步骤S13处进行进气口喷射的反馈校正，过程结束。
同时，如果由于在步骤S7处判定为NO而导致过程进行至步骤S14，则在步骤S14处判定包含校正量的缸内喷射量FC是否大于包含校正量的进气口喷射量FP。如果判定为YES，则过程进行至步骤S15。如果判定为NO，则过程进行至步骤S18。
如果过程进行至步骤S15，则在步骤S15处判定包含校正量的缸内喷射量FC是否大于缸内喷射阀的最小喷射量FCMIN。如果判定为YES，则过程进行至步骤S16，在这里进行缸内喷射的反馈校正。之后过程结束。如果判定为NO，则在步骤S17处禁止缸内喷射的反馈校正，并且过程结束。
如果过程进行至步骤S18，则在步骤S18处判定包含校正量的进气口喷射量FP是否大于进气口喷射阀的最小喷射量FPMIN。如果判定为YES，则过程进行至步骤S19，在这里进行进气口喷射的反馈校正。之后过程结束。如果判定为NO，则在步骤S20处禁止进气口喷射的反馈校正，并且过程结束。
上述的流程图与本发明的各个方面的对应关系如下：
步骤S3对应于本发明的方面1和2；
步骤S14至S20对应于本发明的方面3；
步骤S9、S12、S17和S20对应于本发明的方面4；并且
步骤S5对应于本发明的方面5。
以下将对本发明的方面5和步骤S5之间的对应关系提供补充说明。
在可能发生爆震的区域中，RC：RP，即基准缸内喷射量FCB和基准进气口喷射量FPB之间的比例，例如被设定为8：2。就是说，缸内喷射量被设定为大于进气口喷射量。这是因为在缸内喷射中不太可能发生爆震。
这里，如步骤S5所示，缸内喷射校正量CORRC与预定系数α(<1)相乘以获得新的缸内喷射校正量CORRC，进气口喷射校正量CORRP与预定系数β(>1)相乘以获得新的进气口喷射校正量CORRP。然后，加上反馈校正量之后的缸内喷射量(即FC＝FCB+CORRC)与加上反馈校正量之后的进气口喷射量(即FP＝FPB+CORRP)之间的比例被改变，使得一个喷射量占总喷射量的比例与另一个喷射量占总喷射量的比例之间的差值小于校正前。例如，被设定为大约8：2的比例被修改为大约7：3。
<第二实施例>
以下，将参考流程图来描述具有上述基本硬件结构的第二实施例中的反馈校正控制。
图4是第二实施例中的主程序的流程图。在步骤S101处，读取各个参数。在步骤S102处的子程序中，基于目标空燃比AFREF和实际空燃比AP之间的差值来计算缸内喷射过量/不足燃料ΔFIC和进气口喷射过量/不足燃料ΔFIP。
在步骤S103处，分别从图9和图10所示的图表读取当前运转状况(进气量和发动机速度)下的缸内喷射反馈增益GC和当前运转状况(进气量和发动机速度)下的进气口喷射反馈增益GP。
本发明的特征在于对缸内喷射和进气口喷射使用单独的反馈增益。由于这样进行了适于各个喷射阀的校正，所以不会由于校正而发生太大的波动。
在步骤S104处，在步骤S102处获得的缸内喷射过量/不足燃料ΔFIC和进气口喷射过量/不足燃料ΔFIP分别与在步骤S103处获得的缸内喷射反馈增益GC和进气口喷射反馈增益GP，以分别计算缸内喷射校正量FCORRC和进气口喷射校正量FCORRP。
在步骤S105处，在步骤S104处计算的缸内喷射校正量FCORRC和进气口喷射校正量FCORRP分别在步骤S105处加至基准缸内喷射量FCB和基准进气口喷射量FPB，以分别计算缸内喷射量FC和进气口喷射量FP。之后，根据计算的缸内喷射量FC和进气口喷射量FP进行燃料喷射。
图5是示出步骤S102处进行的子程序的流程图。
一开始，在步骤S201处，如下计算空燃比差值ΔAF：ΔAF＝AFREF—AF。AFREF表示目标空燃比，AF表示实际空燃比。实际空燃比AF表示由第一空燃比传感器22检测的值。在步骤S202处，如下计算过量/不足燃料ΔFI：ΔFI＝QA/ΔAF。这里，QA表示由气流计51检测的进气量。
在步骤S203处，获得缸内喷射比例RC和进气口喷射比例RP。缸内喷射比例RC从图7的图表读取，进气口喷射比例RP如下计算：RP＝1—RC。步骤S105处的基准缸内喷射量FCB和基准进气口喷射量FPB是通过将储存在图8中的总基准喷射量FB的图表与以上述方式获得的缸内喷射比例RC和进气口喷射比例RP相乘获得的。
可替换地，基准缸内喷射量FCB和基准进气口喷射量FPB可以被预先储存。然后，如下计算缸内喷射比例RC：RC＝FCB/(FCB+FPB)，如下计算进气口喷射比例：RP＝FPB/(FCB+FPB)。
在步骤S204处，步骤S202处获得的过量/不足燃料ΔFI与步骤S203处获得的缸内喷射比例RC和进气口喷射比例RP相乘，以计算缸内喷射过量/不足燃料ΔFIC和进气口喷射过量/不足燃料ΔFIP。
<第三实施例>
作为由第一空燃比传感器22检测的排气，由于缸内喷射阀32喷射的燃料与流过的进气混合产生的空然混合物的燃烧而产生的排气在喷射燃料之后从缸内喷射阀32输送至第一空燃比传感器22。类似地，作为由第一空燃比传感器22检测的排气，由于进气口喷射阀31喷射的燃料与流过的进气混合产生的空然混合物的燃烧而产生的排气在喷射燃料之后从进气口喷射阀32输送至第一空燃比传感器22。
考虑到以上，在第三实施例中，步骤S102处的子程序如图6所示。
步骤S211与图5的步骤S201相同，步骤S212与图5的步骤S203相同。
在步骤S213处，步骤S211处计算的空燃比差值ΔAF与在步骤S212处计算的缸内喷射比例RC和进气口喷射比例RP相乘，以将空燃比差值ΔAF划分成缸内喷射空燃比差值部分ΔAFC和进气口喷射空燃比差值部分ΔAFP。
在步骤S214处，每个都考虑上述延迟的缸内喷射进气量QAC和进气口喷射进气量QAP分别除以步骤S213处计算的缸内喷射空燃比差值部分ΔAFC和进气口喷射空燃比差值部分ΔAFP，以分别计算缸内喷射过量/不足燃料ΔFIC和进气口喷射过量/不足燃料ΔFIP。
缸内喷射进气量QAC表示在前述缸内喷射的情况下，从检测空燃比的时间点倒退前述延迟时间的时间点处的进气量，进气口喷射进气量QAP表示在前述进气口喷射的情况下，从检测空燃比的时间点倒退前述延迟时间的时间点处的进气量。
缸内喷射和进气口喷射的延迟不同。不同的延迟时间预先基于运转状况(例如发动机速度、负载等)储存在图表中。
尽管已经详细图示了本发明，但是应当清楚地理解其仅是示例性的，而不应当作为限制，本发明的精神和范围仅由所附权利要求的条款来限定。
工业实用性
本发明可应用于包括将燃料喷入进气口的进气口喷射阀和将燃料喷入燃烧室的缸内喷射阀的内燃机，其中以根据运转状况确定的比例从进气口喷射阀和缸内喷射阀喷射燃料，排气的空燃比由空燃比传感器检测，并且基于空燃比传感器的输出，燃料喷射量经历反馈校正。

Claims (3)

1.一种内燃机，包括将燃料喷入进气口的进气口喷射阀和将燃料喷入燃烧室的缸内喷射阀，其中所述燃料以根据运转状况确定的比例从所述进气口喷射阀和所述缸内喷射阀进行喷射，排气的空燃比由空燃比传感器检测，并且基于来自所述空燃比传感器的输出对燃料喷射量进行反馈校正，其中
获得表示目标空燃比和实际空燃比之间的差值的空燃比差值，并基于所述空燃比差值，计算缸内喷射中的过量/不足燃料和进气口喷射中的过量/不足燃料，
所述计算的缸内喷射中的过量/不足燃料与缸内喷射反馈增益相乘以计算缸内喷射校正量，所述计算的进气口喷射中的过量/不足燃料与进气口喷射反馈增益相乘以计算进气口喷射校正量，并且
分别设定所述缸内喷射反馈增益和所述进气口喷射反馈增益。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中
基于所述计算的空燃比差值来计算总过量/不足燃料，并且
所述总过量/不足燃料根据预定比例划分为所述缸内喷射中的所述过量/不足燃料和所述进气口喷射中的所述过量/不足燃料。
3.根据权利要求1所述的内燃机，其中
当获得表示目标空燃比和实际空燃比之间的差值的空燃比差值，并基于所述空燃比差值计算缸内喷射中的过量/不足燃料和进气口喷射中的过量/不足燃料时，考虑由于所述缸内喷射阀与所述空燃比传感器之间的距离导致的缸内喷射中的延迟和由于所述进气口喷射阀与所述空燃比传感器之间的距离导致的进气口喷射中的延迟。
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