CN101553654A

CN101553654A - 燃料喷射设备及其控制方法

Info

Publication number: CN101553654A
Application number: CNA2007800436589A
Authority: CN
Inventors: 大坪康彦; 片山真伸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2027-11-22
Also published as: EP2082124B1; US8209108B2; DE602007005162D1; ES2341811T3; RU2434158C2; US20100042307A1; JP2008128195A; CN101553654B; RU2009115557A; EP2082124A2; JP4306722B2; WO2008062292A3; WO2008062292A2

Abstract

此设备应用于具有将燃料直接喷射到燃烧室的燃料喷射阀、增压器和排气净化设备的内燃机。作为从燃料喷射阀进行的燃料喷射，与用于产生转矩的燃料喷射分开地执行后喷射。该设备包括设置在进气通路上增压器的上游的空气量传感器、以及设置在进气通路上增压器的下游的压力传感器。基于由压力传感器检测到的空气压力P的变化率ΔP来计算校正项Kg(S103)。基于发动机转速NE、由空气量传感器检测到的通路空气量GAp、校正项Kg和主喷射量Qm来设定上限喷射量Qgd(S104，S105)。利用上限喷射量Qgd，限制目标后喷射量(S106，S107)。

Description

燃料喷射设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及燃料喷射设备和用于燃料喷射设备的控制方法，所述燃料喷射设备应用于配备有增压器的内燃机，并与为产生转矩而执行的燃料喷射分开地在膨胀行程或排气行程期间执行来自燃料喷射阀的后喷射。

背景技术

配备有用于强制空气进入燃烧室的增压器的内燃机是公知的(见日本专利申请公开No.4-191452(JP-A-191452)和日本专利申请公开No.2-218921(JP-A-2-218921))。在直接将燃料喷射到其燃烧室中的类型的内燃机中，通过根据发动机的运行状态控制燃料喷射阀的打开和关闭供应与发动机的运行状态相适的燃料量。

此外，在内燃机中，包括用于净化排气的催化转化器、排气过滤器等的排气净化设备设置在排气通路上。为了实现排气净化设备的功能的全部性能，执行后喷射。此后喷射是在膨胀行程或排气行程期间执行的来自燃料喷射阀的燃料喷射，并且与为产生转矩而执行的燃料喷射分开地执行。

此外，内燃机配备有用于检测进气通路中流动的空气量的传感器(例如，进气量传感器、压力传感器等)。基于由该传感器检测到的空气量(通路空气量)，执行与内燃机的运行相关的各种控制(例如，燃料喷射阀打开-关闭控制等)。

在配备增压器的内燃机中，在急剧加速时通路空气量迅速增大。此时，通过进气压力的升高来消耗通路空气量中增大的一部分。因此，在进气通路中的空气压力(进气压力)升高到与发动机运行状态相适的压力之前的时段期间，实际进入燃烧室的空气量(缸内空气量)的增大程度小于前述通路空气量的增大程度，因此，在通路空气量与缸内空气量之间发生偏差。

如果在不将此偏差考虑在内的情况下执行发动机控制，则以不基于缸内空气量而是基于通道空气量的方式执行发动机控制，其中缸内空气量的增加比较低，而通道空气量的增加程度比缸内空气量大。因此，例如，如果从燃料喷射阀喷射基于通路空气量的燃料量，则不必要的大量燃料被供应到内燃机中，并且燃烧室中的空燃比(＝空气量/燃料量)变为不必要的浓燃料比率。

此外，如果在急剧加速期间执行后喷射，因为急剧加速自身是其中燃烧室中的空燃比趋于成为浓燃料侧的空燃比的运行状态，并且通过后喷射添加燃料，所以将容易导致排气中未燃烧的燃料成分的量的过度增大。

此外，如果在排气中的未燃烧燃料成分的量变为过大，则排气中未燃烧燃料成分的量的一部分以未参加反应的方式通过排气净化设备，并排出排气通路的外部，从而使排放性能劣化；例如，产生白烟等。

发明内容

本发明的目的是提供燃料喷射设备和用于该设备的方法，该设备能够抑制由后喷射的执行所引起的排放性能的劣化。

本发明的第一方面是一种燃料喷射设备，所述燃料喷射设备应用于内燃机，所述内燃机具有将燃料直接喷射到燃烧室中的燃料喷射阀、强制空气进入所述燃烧室的增压器、以及设置在排气通路上的排气净化设备，并且所述燃料喷射设备与用于产生转矩的燃料喷射分开地执行作为来自所述燃料喷射阀的燃料喷射的后喷射，所述后喷射是在膨胀行程或排气行程期间的燃料喷射，所述燃料喷射设备包括：转速传感器，其用于检测发动机输出轴的转速；空气量传感器，其设置在进气通路上所述增压器的空气流动方向的上游，并检测在所述进气通路中流动的空气量；压力传感器，其设置在所述进气通路上所述增压器的所述空气流动方向的下游，并检测所述进气通路内的空气压力；校正项计算装置，其用于基于由所述压力传感器检测到的空气压力的变化率来计算校正项；设定装置，其用于基于所述发动机输出轴的转速、所述空气量、所述校正项、以及在所述用于产生转矩的燃料喷射中的燃料喷射量，来设定上限喷射量；以及限制装置，其用于用所述上限喷射量来限制所述后喷射中的燃料喷射量。

在前述构造中，可以基于进气通路内的空气压力(进气压力)的变化率，来计算与作为当内燃机急剧加速时在进气通路中流动的空气量(通路空气量)的一部分并被消耗以升高进气压力的空气量相对应的值(校正值)。此外，可以基于前述校正项、通路空气量和发动机输出轴的转速，来具体确定实际进入燃烧室的空气量(缸内空气量)。因此，根据前述构造，能够以基于前述缸内空气量和由用于产生转矩的燃料喷射所喷射的燃料喷射量的方式精确地设定使得排气空燃比保持在预定比率以上的比率的后喷射时的上限喷射量，并能够抑制由后喷射的执行所引起的排放性能的劣化。

在本发明的第一方面中，燃料喷射设备可以还包括：空气量计算装置，其用于基于所述空气量和所述发动机输出轴的转速，来计算所述发动机输出轴每单位旋转时在所述进气通路中流动的空气量；以及校正装置，其用于用所述校正项对由所述空气量计算装置计算得到的空气量进行减小校正，并且所述设定装置可以基于由所述校正装置校正的空气量和在所述用于产生转矩的燃料喷射中的燃料喷射量，来设定所述上限喷射量。

根据此构造，可以基于发动机输出轴每单位旋转时经过进气通路的空气量(基准通路空气量)和校正项，来计算与发动机输出轴每单位旋转时的缸内空气量相对应的值(基准缸内空气量)(即，已经经历由校正装置进行的减小校正的空气量)。此外，能够以基于与基准缸内空气量相对应的值并基于用于产生转矩的燃料喷射的燃料喷射量的方式，来精确地设定与使得排气空燃比保持在预定比率以上的比率的后喷射相关的上限喷射量。

此外，校正装置可以将如下所述的值计算为所述校正项：如果由所述压力传感器检测到的空气压力的变化率越高，则该值就越大程度地减小由所述计算装置计算得到的空气量。

注意，进气压力的变化率越高，通路空气量和缸内空气量变化得越迅速，并且基准通路空气量与基准缸内空气量之间的差越大。根据前述构造，根据基准通路空气量与基准缸内空气量之间的差的发生趋势，例如，以两者之间的差越大就使基准通路空气量经历越大的减小校正的方式，使基准通路空气量经历减小校正。这样计算得到的空气量可以被设置作为与基准缸内空气量相对应的值。

此外，在将发动机转速用作所述校正项的计算参数的情况下，所述校正装置可以将如下所述的值计算为所述校正项：如果所述发动机转速越低，则该值就越大程度地减小由所述计算装置计算得到的空气量。

即使在进气压力的变化率(即，每单位时间的变化量)保持不变的情况下，发动机转速越低，则每个进气行程的进气压力的变化量越大，因此作为通道空气量的增大量中通过进气压力的升高而被消耗的部分且是每个进气行程被消耗的空气量越大。因此，发动机转速越低，每个进气行程的基准通路空气量和基准缸内空气量之间的差变得越大。根据前述构造，变为可以根据前述差的发生趋势来使基准通路空气量经历减小校正，并将这样校正的值设置为与基准缸内空气量相对应的值。

此外，所述设定装置可以将如下所述的量设定为所述上限喷射量：如果通过所述校正装置进行减小校正而获得的空气量越大，则所述量越大，并且如果在所述用于产生转矩的燃料喷射中的燃料喷射量越小，则所述量越大。

此外，所述后喷射可以是被执行以将未燃烧的燃料成分供应到所述排气净化设备的燃料喷射，并且所述排气净化设备包括氧化催化剂。

根据此构造，可以防止如下情况的发生：排气中未燃烧燃料成分超过氧化催化剂的处理能力的那部分未燃烧燃料成分保留为未反应并排出排气通路。因此，可以抑制排放属性的劣化。

此外，所述排气净化设备还可以包括排气过滤器，所述排气过滤器设置在所述氧化催化剂的排气流动方向的下游，并捕获排气中的微粒。

在其中排气过滤器布置在氧化催化剂的排气流动方向的下游的设备中，如下执行排气过滤器的功能恢复。即，首先，未燃烧燃料成分在氧化催化剂上的氧化使得排气的温度升高，然后高温排气的流入将排气过滤器加热到高温，使得通过氧化去除捕获在排气过滤器上的微粒。

根据前述构造，可以基本防止如下情况的发生：排气中未燃烧燃料成分的一部分以未参加反应的方式通过排气净化设备并排出排气通路。

本发明的第二方面涉及一种用于燃料喷射设备的控制方法，所述燃料喷射设备应用于内燃机，所述内燃机具有将燃料直接喷射到燃烧室中的燃料喷射阀、强制空气进入所述燃烧室的增压器、以及设置在排气通路上的排气净化设备，并且所述燃料喷射设备与用于产生转矩的燃料喷射分开地执行作为来自所述燃料喷射阀的燃料喷射的后喷射，所述后喷射是在膨胀行程或排气行程期间的燃料喷射。

所述控制方法包括：

检测发动机输出轴的转速；

检测在进气通路中所述增压器的空气流动方向的上游处流动的空气量；

检测在所述进气通路内所述增压器的所述空气流动方向的下游处的空气压力；

基于所检测到的空气压力的变化率来计算校正项；

基于所述发动机输出轴的转速、所述空气量、所述校正项、以及在所述用于产生转矩的燃料喷射中的燃料喷射量，来设定上限喷射量；以及

用所述上限喷射量来限制所述后喷射中的燃料喷射量。

根据本发明的第二方面，如同本发明的第一方面那样，能够以基于缸内空气量和由用于产生转矩的燃料喷射所喷射的燃料喷射量的方式精确地设定使得排气空燃比保持在预定比率以上的比率的后喷射时的上限喷射量，并能够抑制由后喷射的执行所引起的排放性能的劣化。

附图说明

通过结合附图阅读对本发明优选实施例的以下详细说明，将更好地理解本发明的上述和其他特征和优点，附图中，相似附图标记用于表示相似元件，并且附图中：

图1是示出本发明的实施例所应用的内燃机及其周围设备的总体构造的示意图；

图2是示出限制处理的具体处理过程的流程图；

图3是示出用于计算校正项的对照图I的对照图结构的示意图；

图4是示出用于设定上限喷射量的对照图II的对照图结构的示意图；以及

图5A-5H是示出当执行限制处理时各种发动机参数的过渡的示例的时序图。

具体实施方式

将描述实施本发明的燃料喷射设备的实施例。图1是示根据本实施例的燃料喷射设备所应用的内燃机及其周围设备的示意性构造图。

如图1所示，根据此实施例的燃料喷射设备安装在具有多个气缸#1至#4的内燃机10中。多个燃料喷射阀11安装到内燃机10。这些燃料喷射阀11被设置为将燃料直接喷射到气缸#1至#4的燃烧室中。燃料喷射阀11连接到被设置为蓄压管的共轨12，并且共轨12连接到供应泵13。供应泵13吸入存储燃料箱(未示出)中的燃料，并将其朝向共轨12泵送。因此，共轨12的内部填充有高压燃料。在根据此实施例的燃料喷射设备中，通过燃料喷射阀11的打开-关闭控制将共轨12中的高压燃料直接喷射到每个气缸#1至#4的燃烧室中。

内燃机10的气缸#1至#4经由进气歧管14连接到进气通路15。在内燃机10中，来自外部的空气(外部空气)经由进气歧管14和进气通路15进入气缸#1至#4的燃烧室。进气通路15设置有改变进气通路15的通路横截面面积的节气门16。通过节气门16的打开程度的控制，调节通过进气通路15的空气量(进气量)。

另一方面，内燃机10的气缸#1至#4经由排气歧管17连接到排气通路18。在内燃机10中，在每个气缸#1至#4的燃烧室中燃烧之后的气体经由17和排气通路18排放到外部。

内燃机10设置有排气驱动式的增压器19。此增压器19由压缩机20和设置在排气通路18上的涡轮21构成，压缩机20设置在进气通路15上节气门16的上游侧(即，其进气流动方向的上游侧)。

增压器19在内燃机10的负荷较小并且排气量较小时不运行(工作量≈“0”)，并在内燃机10的负荷较大并且排气量较大时运行(工作量＞＞“0”)。在增压器19的运行期间，通过涡轮21的较大排气量使得压缩机20运行，由此在进气通路15中流动的空气被压力馈送到(即，被强制进入)内燃机10的燃烧室。

此外，中间冷却器22设置在进气通路15上节气门16与压缩机20之间。中间冷却器22对其温度由于增压器19执行的增压而变高的空气进行冷却。

此外，排气净化设备30设置在排气通路18上涡轮21的下游侧(即，排气流动方向的下游侧)。排气净化设备30通过捕获或转换排气中的大气污物质(例如，微粒物(PM)、一氧化碳(CO)、烃(HC))等来净化排气。

具体而言，排气净化设备30包括两个催化转化器31、32和一个过滤器33。两个催化转化器31、32每个都包含支撑在其中的氧化催化剂，并被布置为在排气流动方向上以其间具有间隔的方式串联排列。这些催化转化器31、32将排气中的CO和HC转换为基本无害的二氧化物(CO₂)和水(H₂O)。过滤器33布置在催化转化器31、32的排气流动方向的下游侧。过滤器33捕获排气中的PM。

内燃机10配备有各种传感器作为其周边设备。这些传感器例如包括用于检测加速踏板(未示出)的操作量(加速器下压量AC)的加速器操作传感器41，以及用于检测发动机输出轴(未示出)的转速(发动机转速NE)的速度传感器42。此外，压力传感器43布置在进气通路15上节气门16的进气流动方向的下游侧，以检测进气通路15内的空气压力(进气压力P)。此外，空气量传感器44设置在进气通路15上压缩机20的进气流动方向的上游侧，以检测进气通路15内流动的空气量(通路空气量GAp)。内燃机10还设置有用于检测经过排气通路18的两个催化转化器31、32之间的部分的排气的温度Ta的温度传感器45，以及用于检测已经经过两个催化转化器31、32的排气的温度Tb的温度传感器46。

内燃机10还配备有电子控制设备40作为周边设备。电子控制设备40例如由微型计算机构成。电子控制设备40接收前述各种传感器的输出信号，并执行各种计算，并且基于计算的结果执行与内燃机10的运行相关的各种控制，例如燃料喷射阀11的驱动控制、节气门16的开度控制等。

在燃料喷射阀11的驱动控制中，调节由用于产生转矩的燃料喷射(主喷射)所喷射的燃料量。具体而言，基于加速器下压量AC和发动机转速NE设定与主喷射中的燃料喷射量相关的控制目标值(主喷射量Qm)。所计算的主喷射量Qm越大，加速器下压量AC越大，且发动机转速NE越高。然后，驱动燃料喷射阀11以在与这样获得的主喷射量Qm相对应的时段打开，由此通过喷射来供应与内燃机10的运行状态相适的燃料量。

此外，在燃料喷射阀11的驱动控制中，除了主喷射之外，还在内燃机10的膨胀行程中的后期(例如，在压缩上止点(ATDC)之后120℃A至160℃A)执行燃料喷射(后喷射)。为了恢复过滤器33的功能而执行此后喷射。具体而言，后喷射的执行将未燃烧的燃料成分添加到排气中，并且未燃烧的燃料成分在两个催化转化器31、32中氧化，由此排气温度升高。然后，高温排气经过过滤器33，使得过滤器33的温度变高，捕获在过滤器33上的PM被氧化。

在满足执行条件的情况下执行后喷射。假如以下条件(a)和条件(b)两者都满足，则判定满足该执行条件。(a)捕获在过滤器33上的PM量(PM堆积量)大于或等于预定量。在此实施例中，在各种情况下PM堆积量是基于内燃机10的运行状态、过滤器33的温度等估计的，并预先存储在电子控制设备40中。(b)排气流动方向的下游侧的催化转化器32的温度高于或等于预定温度。此外，在此实施例中，在各种情况下催化转化器32的温度是基于排气温度Ta估计的，并预先存储在电子控制设备40中。

基于主喷射量Qm和发动机转速NE来设定在后喷射中喷射的燃料量的控制目标值(目标后喷射量Qp)。主喷射量Qm越小，从燃烧室排放到排气通路18中的气体温度越低，因此为了维持过滤器33的预定温度，需要更多的燃料。此外，发动机转速NE越低，经过过滤器33的排气量越小，换言之，从排气传递到过滤器33的热量越小，因此为了维持过滤器33的预定温度，需要更多的燃料。

将这些实际情况考虑在内，允许过滤器33的温度保持在预定目标温度(例如，600至700℃)的燃料喷射量被设定为目标后喷射量Qp。具体而言，在由主喷射量Qm和发动机转速NE确定的发动机运行区域与适于发动机运行区域的目标后喷射量Qp之间的关系建立在实验结果等的基础上。这样建立的关系作为计算对照图存储在电子控制设备40中，参照此计算对照图设定目标后喷射量Qp。

此外，基于主喷射量Qm和发动机转速NE设定后喷射的燃料喷射正时的控制目标值(目标后喷射正时Tp)。对于此目标后喷射正时Tp，设定能够抑制所喷射的燃料的燃烧及其在燃烧室壁表面上的付着两者的正时。具体而言，在由主喷射量Qm和发动机转速NE所确定的发动机运行区域与适于发动机运行区域的目标后喷射正时Tp之间的关系建立在实验结果等的基础上。这样建立的关系作为计算对照图存储在电子控制设备40中。参照计算对照图，设定目标后喷射正时Tp。

然后，在根据此实施例的燃料喷射阀11的打开-关闭控制中，通过在目标后喷射正时Tp打开燃料喷射阀11达与目标后喷射量Qp相对应的时段，来执行后喷射。在此实施例中，基于排气温度Tb估计排气流动方向下游侧的催化转化器32的下游端的温度(即，过滤器33的上游端的温度)(过滤器温度Tf))，并预先存储在电子控制设备40中。当执行后喷射时，反馈控制目标后喷射量Qp，使得过滤器温度Tf变为等于预定的目标温度(例如，600至700℃)。

在此实施例中，当执行后喷射时，计算目标后喷射量Qp的上限喷射量Qgd，并且由上限喷射量Qgd限制目标后喷射量Qp。这限制排气空燃比在内燃机10的急剧加速时变为过度浓燃料的空燃比，因此基本防止排气中未燃烧的燃料成分超过催化转化器31、32的处理能力的那部分未燃烧燃料成分保留为未反应并排放到排气通路18外这样的情况发生。以此方式，减少或基本防止了排放物的属性的劣化。

此后将参照图2描述执行用上限喷射量Qgd限制目标后喷射量Qp的处理(限制处理)的过程。图2是示出限制处理的具体处理过程的流程图。在此流程图中所示的一系列处理作为周期性的处理由电子控制设备40在每隔预定时间(例如，数毫秒)执行。

如图2所示，在此处理中，在满足前述执行条件的情况下(步骤S101中的“是”)，执行以下处理(步骤S102至S107)。如果满足执行条件，则电子控制设备40首先计算进气压力P的变化率ΔP(步骤S102)。将在此处理的前次循环中检测得到的进气压力P(i-1)与在当前执行循环中检测得到的进气压力P(i)之间的差计算作为变化率ΔP。

此后，基于变化率ΔP和发动机转速NE，由对照图I来计算校正项Kg(步骤S103)。在此实施例中，被计算为校正项Kg的值是与被消耗而使进气压力P升高的空气量相对应的值，该空气量是发动机输出轴每旋转一圈时通路空气量(基准通路空气量GNp(＝GAp/NE))的一部分。

图3示出了对照图I的对照图结构。如图3所示，对照图I存储了由变化率ΔP和发动机转速NE确定的发动机运行区域与适于该发动机运行区域的校正项Kg之间的关系，该关系是已经基于实验结果等建立的。

这里，注意进气压力P的变化率ΔP越高，通路空气量GAp和实际进入燃烧室的空气量(缸内空气量GAs)经历越快的变化，并且通路空气量GAp与缸内空气量GAs之间的偏差越大。此外，即使在进气压力P的变化率ΔP(即，每单位时间进气压力P的变化量)保持不变的情况下，发动机转速NE越低，每个进气行程的进气压力P的变化量越大，因此作为通路空气量的增大量中的通过进气压力P的升高而被消耗的部分且是每个进气行程被消耗的空气量越大。因此，发动机转速NE越低，每个进气行程的通路空气量Gap和缸内空气量GAs之间的偏差越大。将这些实际情况考虑在内，在此实施例中计算校正项Kg，使得变化率ΔP越高或者发动机转速NE越低，负的校正项Kg越小。此外，在此实施例中，步骤S103用作校正项计算装置。

在这样计算校正项Kg之后，得到前述基准通路空气量GNp，并将校正项Kg与基准通路空气量GNp相加，以计算校正空气量GNk(图2中的步骤S104)。因此，根据通路空气量GAp与缸内空气量GAs之间差的趋势(即，以通路空气量GAp与缸内空气量GAs之间的差越大，则使基准通路空气量GNp经历越大的减小校正的方式)，使基准通路空气量GNp经历减小校正。此校正计算提供了与发动机输出轴每单位旋转时的缸内空气量(基准缸内空气量GNs)相对应的值(前述校正空气量GNk)。在此实施例中，步骤S104的处理用作空气量计算装置和校正装置。

此后，基于校正空气量GNk和主喷射量Qm，由对照图II来设定上限喷射量Qgd(步骤S105)。图4示出了对照图II的对照图结构。如图4所示，对照图II存储了由校正空气量GNk和主喷射量Qm确定的发动机运行区域与适于该发动机运行区域的上限喷射量Qgd之间的关系，该关系是已经基于实验结果等建立的。

因为可以通过校正空气量GNk来具体确定缸内空气量GAs，所以在将缸内空气量GAs考虑在内的情况下，设定与引起排气的预定空燃比的燃料喷射量相对应的值(例如，15.5)。具体而言，校正空气量GNk越大或者主喷射量Qm越小，将越大的量设定为上限喷射量Qgd。在此实施例中，步骤S105的处理用作设定装置。

在这样设定上限喷射量Qgd之后，用上限喷射量Qgd限制目标后喷射量Qp。具体而言，如果目标后喷射量Qp大于上限喷射量Qgd(图2中的步骤S 106的“否”)，则将上限喷射量Qgd设定为目标后喷射量Qp(步骤S107)。另一方面，如果目标后喷射量Qp小于或等于上限喷射量Qgd(步骤S106的“是”)，则目标后喷射量Qp不经历校正。在此实施例中，步骤S106和S107的处理用作限制装置。

在此处理之后，此流程的处理暂时结束。将描述前述限制处理的执行的操作和效果。图5A-5H示出了当加速踏板从未下压状态下压至完全操作位置时涉及的各种发动机参数的过渡。

如图5A-5H所示，如果在时间t1时下压加速踏板(图5A)，则主喷射量Qm(图5B)增大，由此发动机转速(图5C)升高。与此相关，排气量增大，增压器19进行工作。

此时，如果满足后喷射的执行条件，则计算目标后喷射量Qp并设定上限喷射量Qgd，由此在由上限喷射量Qgd限制目标后喷射量Qp的情况下执行后喷射。因此，基本防止排气空燃比(图5D)变为过度浓的空燃比。

注意，基本可以基于基准通路空气量GNp和主喷射量Qm来建立使得排气空燃比保持在预定比率以上的比率的上限喷射量Qgd。

但是，当内燃机10急剧加速时，基准通路空气量GNp(图5E)和基准缸内空气量GNs两者均增大，但是基准通路空气量GNp的增大的一部分被进气压力P(图5F)的升高所消耗。因此，将比基准缸内空气量GNs还大了由进气压力P的升高所消耗的空气量的量检测为基准通路空气量GNp。

因此，如果基于基准通路空气量GNp来设定上限喷射量，则将与比基准缸内空气量GNs大的量相适的值设定为上限喷射量，由此将不能适当地避免排气空燃比变为过浓(见图5D中的单点划线)。

但是，在此实施例中，计算与进气压力P升高所消耗的空气量相对应的值(校正项Kg(图5G))，并将该值用于执行基准通路空气量GNp的减小校正，由此计算与基准缸内空气量GNs相对应的值(校正空气量GNk(图5H))。然后，基于校正空气量GNk，设定与使得排气空燃比保持在预定比率以上的比率的后喷射相关的上限喷射量Qgd。

因此，即使在内燃机10的急剧加速时将比与缸内空气量GAs相适的量更大的空气量检测作为通路空气量GAp，也能设定与缸内空气量GAs相适的上限喷射量Qgd，并且上限喷射量Qgd对由后喷射提供的燃料喷射量进行限制。因此，变为过浓的排气空燃比被适当地限制，并且由后喷射的执行引起的排放属性的劣化得到了抑制。

如上所述，根据此实施例，能够获得以下优点。(1)可以抑制由后喷射的执行引起的排放属性的劣化。

(2)计算这样的值作为校正项Kg，在校正空气量GNk的计算中，进气压力P的变化率ΔP越高，该值使得从基准通路空气量GNp的减小越大。因此，能够根据基准通路空气量GNp与基准缸内空气量GNs之间差的发生趋势，使基准通路空气量GNp经历减小校正。将这样计算得到的空气量设置为校正空气量GNk。

此实施例还可以如下修改。

·只要能够计算每单位时间进气压力P的变化率ΔP，则计算进气压力P的变化率ΔP的方式可以任意修改。例如，在先前循环之前的限制处理的执行循环期间检测到的进气压力P(i-2)与在限制处理的当前执行循环期间检测到的进气压力P(i)之间的差(差＝P(i-2)-P(i)可以计算作为变化率ΔP)。

·将发动机转速NE用作校正项Kg的计算参数的情况可以省略。

·可以通过如下(过程1)至(过程3)来设定上限喷射量。(过程1)基于发动机转速NE和进气压力P的变化率ΔP来计算校正项Kgi。将与作为通路空气量GAp的一部分的、被消耗以升高进气压力P的空气量相对应的值计算作为校正项Kgi。具体而言，变化率ΔP越高或者发动机转速NE越低，则将越小的负值计算作为校正项Kgi。(过程2)通过用校正项Kgi使通路空气量GAp经历减小校正，来计算校正空气量GApk(＝GAp+Kgi)。根据通路空气量GAp的增大程度和缸内空气量GAs的增大程度之间的差的发生趋势，例如以其间的差越大则使通路空气量GAp经历的减小校正越大的方式，使通路空气量GAp经历减小校正。将这样计算得到的通路空气量设置为与缸内空气量GAs相适的值(前述校正空气量GApk)。(过程3)基于校正空气量GApk、主喷射量Qm和发动机转速NE来设定上限喷射量Qgdi。因为可以通过校正空气量GApk和发动机转速NE来具体确定缸内空气量GAs，所以可以在将缸内空气量GAs考虑在内的情况下，将与使得排气空燃比等于预定比率的燃料喷射量相对应的值设定作为上限喷射量Qgdi。具体而言，设定上限喷射量Qgdi，使得上限喷射量Qgdi越大，已经用校正项Kgi校正的校正空气量GApk越大，或者主喷射量Qm越小，或者发动机转速NE越低。

·本发明不限于在内燃机的排气行程的后期执行作为后喷射的燃料喷射的燃料喷射设备，而还可应用于在内燃机的排气行程期间执行作为后喷射的燃料喷射的燃料喷射设备。

·根据本发明的燃料喷射设备还可应用于未配备中间冷却器的内燃机、仅配备有一个催化转化器的内燃机、以及未配备有催化转化器的内燃机。

·本发明不仅可应用于配备有排气驱动式增压器的内燃机，而且还可应用于配备有一种由发动机输出轴驱动的增压器(即，所谓机械式增压器)的内燃机。

·根据本发明的燃料喷射设备可应用于具有一至三个气缸的内燃机，而且还可应用于具有五个或更多个气缸的内燃机。

虽然已经参照其示例实施例描述了本发明，应该理解，本发明不限于所述实施例或构造。相反，本发明意在覆盖各种修改和等同设置。此外，虽然以各种组合和构造示出了示例实施例的各种元素，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和构造也落在本发明的主旨和范围内。

Claims

1.一种燃料喷射设备，所述燃料喷射设备应用于内燃机，所述内燃机具有将燃料直接喷射到燃烧室中的燃料喷射阀、强制空气进入所述燃烧室的增压器、以及设置在排气通路上的排气净化设备，并且所述燃料喷射设备与用于产生转矩的燃料喷射分开地执行作为来自所述燃料喷射阀的燃料喷射的后喷射，所述后喷射是在膨胀行程或排气行程期间的燃料喷射，

所述燃料喷射设备的特征在于包括：

转速传感器，其用于检测发动机输出轴的转速；

空气量传感器，其设置在进气通路上所述增压器的空气流动方向的上游，并检测在所述进气通路中流动的空气量；

压力传感器，其设置在所述进气通路上所述增压器的所述空气流动方向的下游，并检测所述进气通路内的空气压力；

校正项计算装置，其用于基于由所述压力传感器检测到的空气压力的变化率来计算校正项；

设定装置，其用于基于所述发动机输出轴的转速、所述空气量、所述校正项、以及在所述用于产生转矩的燃料喷射中的燃料喷射量，来设定上限喷射量；以及

限制装置，其用于用所述上限喷射量来限制所述后喷射中的燃料喷射量。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射设备，其特征在于还包括：

空气量计算装置，其用于基于所述空气量和所述发动机输出轴的转速，来计算所述发动机输出轴每单位旋转时在所述进气通路中流动的空气量；以及

校正装置，其用于用所述校正项对由所述空气量计算装置计算得到的空气量进行减小校正，

其中，所述设定装置基于由所述校正装置校正的空气量和在所述用于产生转矩的燃料喷射中的燃料喷射量，来设定所述上限喷射量。

3.根据权利要求2所述的燃料喷射设备，其中，所述校正装置将如下所述的值计算为所述校正项：如果由所述压力传感器检测到的空气压力的变化率越高，则该值就越大程度地减小由所述计算装置计算得到的空气量。

4.根据权利要求3所述的燃料喷射设备，其中，在将发动机转速用作所述校正项的计算参数的情况下，所述校正装置将如下所述的值计算为所述校正项：如果所述发动机转速越低，则该值就越大程度地减小由所述计算装置计算得到的空气量。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的燃料喷射设备，其中，所述设定装置将如下所述的量设定为所述上限喷射量：如果通过所述校正装置进行减小校正而获得的空气量越大，则所述量越大，并且如果在所述用于产生转矩的燃料喷射中的燃料喷射量越小，则所述量越大。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料喷射设备，其中，所述后喷射是被执行以将未燃烧的燃料成分供应到所述排气净化设备的燃料喷射，并且所述排气净化设备包括氧化催化剂。

7.根据权利要求6所述的燃料喷射设备，其中，所述排气净化设备还包括排气过滤器，所述排气过滤器设置在所述氧化催化剂的排气流动方向的下游，并捕获排气中的微粒。

8.一种用于燃料喷射设备的控制方法，所述燃料喷射设备应用于内燃机，所述内燃机具有将燃料直接喷射到燃烧室中的燃料喷射阀、强制空气进入所述燃烧室的增压器、以及设置在排气通路上的排气净化设备，并且所述燃料喷射设备与用于产生转矩的燃料喷射分开地执行作为来自所述燃料喷射阀的燃料喷射的后喷射，所述后喷射是在膨胀行程或排气行程期间的燃料喷射，

所述控制方法的特征在于包括：

检测发动机输出轴的转速；

基于所检测到的空气压力的变化率来计算校正项；

用所述上限喷射量来限制所述后喷射中的燃料喷射量。

9.一种燃料喷射设备，所述燃料喷射设备应用于内燃机，所述内燃机具有将燃料直接喷射到燃烧室中的燃料喷射阀，强制空气进入所述燃烧室的增压器，以及设置在排气通路上的排气净化设备，并且所述燃料喷射设备执行与用于产生转矩的燃料喷射不同的作为来自所述燃料喷射阀的喷射的后喷射，所述后喷射是在膨胀行程或排气行程期间的燃料喷射，

所述燃料喷射设备的特征在于包括：

转速传感器，其用于检测发动机输出轴的转速；

空气量传感器，其在空气流动方向上所述增压器的上游设置在进气通路上，并检测在所述进气通路中流动的空气量；

压力传感器，其在所述空气流动方向上所述增压器的下游设置在所述进气通路上，并检测所述进气通路内的空气压力；

校正项计算部分，其用于基于由所述压力传感器检测到的所述空气压力的变化率来计算校正项；

设定部分，其用于基于所述发动机输出轴的所述转速、所述空气量、所述校正项、以及在所述用于产生转矩的燃料喷射中的燃料喷射量，来计算上限喷射量；以及

限制部分，其用于用所述上限喷射量来限制所述后喷射中的燃料喷射量。