CN103328792A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

ECU(70A)应用于缸内燃料喷射式的内燃机(50)，内燃机(50)包括向燃烧室E喷射燃料的燃料喷射阀(56)、设置于燃烧室E的进气门(54)和排气门(55)、以及能够使进气门(54)和排气门(55)气门重叠的VVT(57、58)。ECU70A包括喷射压设定部，在VVT(57、58)使进气门(54)和排气门(55)气门重叠而对燃烧室E扫气的情况下，与没有使进气门(54)和排气门(55)气门重叠的情况相比，所述喷射压设定部将燃料喷射阀(56)喷射的燃料的喷射压设置得较低。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及应用于缸内燃料喷射式的内燃机的内燃机的控制装置。
背景技术
作为关于缸内燃料喷射式的内燃机中进行的燃料喷射的技术，例如专利文献1至3中公开了认为与本发明具有关联性的技术。
专利文献1中，公开了在由扫气泵压缩的空气相对于气缸的进气比较小时，提高燃料喷射压力的技术。专利文献2中公开了在燃料喷射时期为进气行程时期、进气门和排气门的重叠度为规定值以上的情况下，提高燃料的喷射压力的技术。专利文献3中公开了为了避免喷射期间与涡流比高至规定值以上的高涡流期间重叠，而设定燃料的喷射时期的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：特开2005-220757号公报
专利文献2：特开2006-37847号公报
专利文献3：特开2009-2180号公报
发明内容
发明要解决的课题
内燃机中，通过在气门装置中变更进气门或排气门的配气相位正时，能够改变缸内的气体的流通状态。例如，通过在内燃机加速时使进气门和排气门气门重叠，由此能够改变气体的流通状态以对燃烧室扫气。另外，在燃烧室中形成涡流的情况下，例如通过在内燃机的负荷为部分负荷的情况下提前进气门的开启正时，由此能够改变气体的流通状态以增强涡流。
但是，在缸内燃料喷射式的内燃机中，存在当改变缸内的气体的流通状态时，燃料喷雾的配置与期望的配置不同的情况。具体地，例如在对燃烧室进行扫气的情况下，残留在燃烧室中的燃烧气体减少。因此，缸内温度降低，燃料喷雾的穿透力变强了被喷射到缸内的燃料难以蒸发的量。结果，存在燃料喷雾的配置与期望的配置不同的情况。另外，在增强涡流的情况下，受到涡流的影响的结果，也存在燃料喷雾的配置与期望的配置不同的情况。当燃料喷雾的配置与期望的配置不同时，例如存在燃烧恶化的情况。
本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种能够在基于气门装置的动作的扫气时或者基于气门装置的动作的涡流加强时实现燃料喷雾的配置的适当化的内燃机的控制装置。
用于解决课题的手段
本发明为一种内燃机的控制装置，被应用于缸内燃料喷射式的内燃机，所述内燃机包括向燃烧室喷射燃料的燃料喷射阀、设置于所述燃烧室的进气门和排气门、以及能够使所述进气门和所述排气门气门重叠的气门装置，所述控制装置包括喷射压设定部，在所述气门装置使所述进气门和所述排气门气门重叠而对所述燃烧室扫气的情况下，与没有使所述进气门和所述排气门气门重叠的情况相比，所述喷射压设定部将所述燃料喷射阀喷射的燃料的喷射压设定得较低。
另外，本发明可以构成为：在所述进气门和所述排气门的气门重叠度越大的情况下，所述喷射压设定部将所述燃料喷射阀喷射的燃料的喷射压设定得越低。
另外，本发明为一种内燃机的控制装置，被应用于缸内燃料喷射式的内燃机，所述内燃机包括向燃烧室喷射燃料的燃料喷射阀、设置于所述燃烧室的进气门、以及能够改变所述进气门的开启正时的气门装置，并且在所述燃烧室中形成涡流，所述控制装置包括喷射压设定部，在所述气门装置使所述进气门的开启正时提前而增强所述燃烧室中形成的涡流的情况下，与没有使所述进气门的开启正时提前的情况相比，所述喷射压设定部将所述燃料喷射阀喷射的燃料的喷射压设定得较高。
另外，本发明可以构成为：在所述进气门的开启正时的提前量越大的情况下，所述喷射压设定部将所述燃料喷射阀喷射的燃料的喷射压设定得越高。
另外，本发明可以构成为：还包括喷射量设定部，在所述燃料喷射阀进行主喷射和在所述主喷射之前的引燃喷射、并且所述气门装置使所述进气门的开启正时提前而增强所述燃烧室中形成的涡流的情况下，与没有使所述进气门的开启正时提前的情况相比，所述喷射量设定部将通过所述引燃喷射而喷射的燃料的喷射量设定得较多。
发明的效果
根据本发明，能够在基于气门装置的动作的扫气时、或者基于气门装置的动作的涡流加强时，实现燃料喷雾的配置的适当化。
附图说明
图1是内燃机的概略构成图；
图2是内燃机的气门配置图；
图3是ECU的概略构成图；
图4是示出实施例1的喷射压的映射数据的图；
图5是在流程图中示出第1动作的图；
图6是说明扫气时的燃料喷雾的图；
图7是示出实施例2的喷射压的映射数据的图；
图8是示出喷射量的映射数据的图；
图9是在流程图中示出第2动作的图；
图10是说明涡流加强时的燃料喷雾的图。
具体实施方式
使用附图对本发明的实施例进行说明。
实施例1
图1是内燃机50的概略构成图。内燃机50为缸内燃料喷射式的内燃机，具体地是压缩点火式内燃机。但是不限于此，内燃机50例如也可以是火花点火式内燃机。内燃机50包括气缸体51、气缸盖52、活塞53、进气门54、排气门55、燃料喷射阀56、进气侧VVT(Variable Valve Timing可变气门正时机构)57和排气侧VVT58。
在气缸体51中形成有气缸51a。气缸51a内收容有活塞53。在气缸体51的上面固定有气缸盖52。燃烧室E作为由气缸体51、气缸盖52和活塞53所包围的空间而形成。
气缸盖52中形成有进气口52a和排气口52b。另外，设置有进气门54和排气门55。进气口52a向燃烧室E导入进气，排气口52b从燃烧室E排出气体。进气门54开闭进气口52a，排气门55开闭排气口52b。
气缸盖52上设置有燃料喷射阀56、进气侧VVT57和排气侧VVT58。燃料喷射阀56将燃料直接喷射到气缸内(燃烧室E)。燃料喷射阀56呈放射状地喷射燃料。燃料喷射阀56也可以不一定呈放射状地喷射燃料。进气侧VVT57变更进气门54的配气相位正时。排气侧VVT58变更排气门55的配气相位正时。VVT57、58相当于能够使进气门54和排气门55气门重叠的气门装置。该气门装置可以是VVT57、58中的至少任一者。
图2是内燃机50的气门配置图。内燃机50具体包括进气口52aA、52aB作为进气口52a。进气口52aA、52aB例如为切向进气口和螺旋进气口。进气口52aA、52aB为以在燃烧室E中生成涡流的方式导入进气的进气导入单元。因此，内燃机50成为在燃烧室E中形成涡流的内燃机。进气导入单元例如也可以是设置有能够生成涡流的气流控制阀的进气口。
图3是ECU70A的概略构成图。ECU70A应用至内燃机50。ECU70A为电子控制装置，包括由CPU71、ROM72、RAM73等构成的微型计算机和输入输出电路74、75。这些构成相互经由总线76连接。
ECU70A上电连接有各种传感器/开关类。具体地，例如电连接有用于计测内燃机50的进入空气量Q的空气流量计81、用于检测内燃机50的曲轴角度或转速Ne的曲轴角传感器82、用于检测作为进行内燃机50的加速要求的加速要求单元的加速器踏板(省略图示)的踩踏量的加速器开度传感器83、用于检测进气门54的配气相位正时的配气相位正时传感器84、以及用于检测排气门55的配气相位正时的配气相位正时传感器85。另外，ECU70A上电连接有燃料喷射阀56或VVT57、58等各种控制对象。
ROM72为用于存储描述了CPU71执行的各种处理的程序或映射数据等的构成。CPU71基于存储在ROM72中的程序，根据需要利用RAM73的临时存储区域而执行处理，由此在ECU70A中实现各种功能部分。
例如，在ECU70A中实现了喷射压设定部，在VVT57、58使进气门54和排气门55气门重叠，而对燃烧室E扫气的情况下，与没有使进气门54和排气门55气门重叠的情况相比，将燃料喷射阀56喷射的燃料的喷射压设定得较低。喷射压设定部具体地通过如下方式实现：共同的喷射压设定条件相等，并且与没有使进气门54和排气门55气门重叠的情况相比，将燃料的喷射压设定得较低。
共同的喷射压设定条件具体为内燃机50的运行状态(这里是进入空气量Q和转速Ne)。在对燃烧室E扫气时，VVT57、58例如能够在内燃机50加速时使进气门54和排气门55气门重叠。
图4是示出ECU70A所包括的映射数据M1、M2的图。(a)示出第1映射数据M1，(b)示出第2映射数据M2。喷射压设定部设定的喷射压具体地预先设定在映射数据M1、M2中。第1映射数据M1根据进入空气量Q和转速Ne，来设定作为基准喷射压的喷射压。第2映射数据M2根据进入空气量Q和转速Ne，来设定扫气时的喷射压。在映射数据M1、M2中，喷射压在进入空气量Q和转速Ne相等的情况下，被设定为第2映射数据M2低于第1映射数据M1。
与此相对，喷射压设定部具体还如下所示地实现。即，喷射压设定部在VVT57、58未使进气门54和排气门55气门重叠的情况下，基于进入空气量Q和转速Ne，参照第1映射数据M1。并且，在读入对应的喷射压的同时，设定所读入的喷射压。另外，在VVT57、58使进气门54和排气门55气门重叠的情况下，基于进入空气量Q和转速Ne，参照第2映射数据M2。并且，在读入对应的喷射压的同时，设定读入的喷射压。
但是，在第2映射数据M2中，例如能够设定进气门54和排气门55的气门重叠度为规定的气门重叠度的情况下的喷射压。对此，喷射压设定部还能够实现为在进气门54和排气门55的气门重叠度越大的情况下，将燃料喷射阀56喷射的燃料的喷射压设定得越低。如此，在实现喷射压设定部时，具体地例如能够如下所示地实现喷射压设定部。
即，喷射压设定部在气门重叠度大于规定的气门重叠度的情况下，气门重叠度越大，将从第2映射数据M2读入的喷射压变更为越低之后设定喷射压。另外，在气门重叠度小于规定的气门重叠度的情况下，气门重叠度越小，将从第2映射数据M2读入的喷射压变更为越高之后设定喷射压。
在气门重叠度越小，将从第2映射数据M2读入的喷射压变更为越高时，能够在不超过以相同的进入空气量Q和转速Ne设定在第1映射数据M1中的喷射压的范围内，将喷射压变更为越高。ECU70A相当于内燃机的控制装置。
接着，使用图5所示的流程图来说明作为第1动作的ECU70A的动作。ECU70A检测进入空气量Q和转速Ne(步骤S1)。接着，ECU70A判定扫气是否开始(步骤S2)。扫气是否开始例如能够基于加速器开度传感器83和配气相位正时传感器84、85的输出，来判定内燃机50加速时VVT57、58是否使进气门54和排气门55气门重叠来判定。
若步骤S2中为否定判定，则ECU70A基于检测出的进入空气量Q和转速Ne参照第1映射数据M1，并读入对应的喷射压(步骤S4)。若步骤S2中为肯定判定，则ECU70A基于检测出的进入空气量Q和转速Ne参照第2映射数据M2，并读入对应的喷射压(步骤S3)。接着，在步骤S3或S4之后，ECU70A将步骤S3中读入的喷射压、或步骤S4中读入的喷射压设定为燃料的喷射压(步骤S5)。
在进气门54和排气门55的气门重叠度越大的情况下，燃料喷射阀56喷射的燃料的喷射压设定为越低时，ECU70A在步骤S3之后能够根据气门重叠度变更从第2映射数据M2读入的喷射压，并且在步骤S5中设定变更后的喷射压。
接着，对ECU70A的作用效果进行说明。图6是说明扫气时的燃料喷雾的图。(a)示出扫气时将从第1映射数据M1读入的喷射压设定为燃料的喷射压的情况下的燃料喷雾的情形。(b)是扫气时将从第2映射数据M2读入的喷射压设定为燃料的喷射压的情况下的燃料喷雾的情形。
这里，扫气时，缸内残留气体的减少引起缸内温度的降低，缸内温度的降低引起燃料蒸发的延迟，因此燃料喷雾的穿透力变强。因此如(a)所示，在扫气时将从第1映射数据M1读出的喷射压设定为燃料的喷射压的情况下，呈放射状喷射的燃料的喷雾的配置变为偏向燃烧室E的外周部附近的配置。结果，导致由于混合气的浓化引起的烟度的增大、或混合气急冷引起的冷却损失的增大。
对此，ECU70A在VVT57、58使进气门54和排气门55气门重叠，而对燃烧室E进行扫气的情况下，将从第2映射数据M2读入的喷射压设定为燃料的喷射压。并且由此，与没有使进气门54和排气门55气门重叠的情况(设定从第1映射数据M1读入的喷射压的情况)相比，将燃料的喷射压设定得较低。因此，ECU70A如(b)所示，能够在基于VVT57、58的动作的扫气时实现燃料喷雾的配置的适当化。结果，具体地能够实现烟度或冷却损失的降低。
ECU70A通过在进气门54和排气门55的气门重叠度越大的情况下，将燃料喷射阀56喷射的燃料的喷射压设定得越低，由此能够进一步根据扫气的程度来实现燃料喷雾的配置的适当化。并且由此，也能够在扫气时更适当地实现燃料喷雾的配置的适当化。
另外，在内燃机50中，通过在加速时VVT57、58使进气门54和排气门55气门重叠，由此燃烧室E被以较大程度扫气。对此，ECU70A优选应用于在对燃烧室E扫气时，内燃机50的加速时VVT57、58使进气门54和排气门55气门重叠的情况。
实施例2
本实施例涉及的ECU70B除了喷射压设定部以下所示地实现这一点、以及进一步实现喷射量设定部这一点以外，与ECU70A实质上相同。因此，对ECU70B省略图示。ECU70B能够替代ECU70A应用于内燃机50。在应用ECU70B的内燃机50中，进气侧VVT57相当于能够变更进气门54的开启正时的气门装置。
在ECU70B中，喷射压设定部如下所示地实现。即，以如下方式实现：在进气侧VVT57使进气门54的开启正时提前而增强燃烧室E中形成的涡流的情况下，与没有使进气门54的开启正时提前的情况相比，将燃料喷射阀56喷射的燃料的喷射压设定得较高。喷射压设定部具体地以如下方式实现：共同的喷射压设定条件相等，并且与进气侧VVT57不使进气门54的开启正时提前的情况相比，将燃料的喷射压设定得较高。
共同的喷射压设定条件具体地是内燃机50的运行状态(这里是进入空气量Q和转速Ne)。在增强涡流时，进气侧VVT57例如在内燃机50的负荷为至少包含中负荷的部分负荷的情况下，能够使进气门54的开启正时提前。
图7是示出ECU70B具备的喷射压的映射数据M1、M2′的图。(a)示出第1映射数据M1，(b)示出第2映射数据M2′。喷射压设定部设定的喷射压具体地在映射数据M1、M2′中被预先设定。第1映射数据M1如实施例1中所述。第2映射数据M2′根据进入空气量Q和转速Ne，设定了涡流加强时的喷射压。在映射数据M1、M2′中，喷射压在进入空气量Q和转速Ne相等的情况下，第2映射数据M2′比第1映射数据M1设定得更高。
对此，喷射压设定部还具体地如下所述地实现。即，喷射压设定部在进气侧VVT57未提前进气门54的开启正时的情况下，基于进入空气量Q和转速Ne，参照第1映射数据M1。并且，在读入对应的喷射压的同时，设定读入的喷射压。另外，在进气侧VVT57使进气门54的开启正时提前的情况下，基于进入空气量Q和转速Ne，参照第2映射数据M2′。并且，在读入对应的喷射压的同时，设定读入的喷射压。
但是，在第2映射数据M2′中，例如能够设定进气门54的开启正时的提前量为规定的提前量的情况下的喷射压。对此，喷射压设定部还能够以如下方式实现：在进气门54的开启正时的提前量越大的情况下，燃料喷射阀56喷射的燃料的喷射压设定得越高。如此，在实现喷射压设定部时，具体地能够例如如下所示地实现喷射压设定部。
即，喷射压设定部在提前量大于规定的提前量的情况下，在提前量越大的情况下，将从第2映射数据M2′读入的喷射压变更为越高之后设定喷射压。另外，在提前量小于规定的提前量的情况下，在提前量越小的情况下，将从第2映射数据M2′读入的喷射压变更为越低之后设定喷射压。在提前量越小的情况下，将从第2映射数据M2′读入的喷射压变更为越低时，能够在不降低以相同的进入空气量Q和转速Ne设定在第1映射数据M1中的喷射压的范围内，将喷射压变更得越低。
喷射量设定部如下实现：在燃料喷射阀56进行主喷射和在主喷射之前的引燃喷射，并且进气侧VVT57使进气门54的开启正时提前而增强燃烧室E形成的涡流的情况下，与没有使进气门54的开启正时提前的情况相比，将通过引燃喷射而喷射的燃料的喷射量设定得较多。
图8是示出ECU70B具备的喷射量的映射数据M3、M4的图。(a)示出第3映射数据M3，(b)示出第4映射数据M4。喷射量设定部设定的喷射量具体地在映射数据M3、M4中被预先设定。第3映射数据M3根据进入空气量Q和转速Ne设定作为基准引燃喷射量的喷射量。第4映射数据M4根据进入空气量Q和转速Ne设定涡流加强时的喷射量。在映射数据M3、M4中，喷射量在进入空气量Q和转速Ne相等的情况下，第4映射数据M4比第3映射数据M3设定得更多。
对此，喷射量设定部具体地如下所述地实现。即，喷射量设定部在进气侧VVT57不使进气门54的开启正时提前的情况下，基于进入空气量Q和转速Ne参照第3映射数据M3。并且，在读入对应的喷射量的同时，设定读入的喷射量。另外，在进气侧VVT57使进气门54的开启正时提前的情况下，基于进入空气量Q和转速Ne参照第4映射数据M4。并且，在读入对应的喷射量的同时，设定读入的喷射量。
接着，使用图9所示的流程图来说明作为第2动作的ECU70B的动作。ECU70B检测进入空气量Q和转速Ne(步骤S11)。接着，ECU70B判定涡流是否被进气侧VVT57增强了(步骤S12)。涡流是否被增强例如能够通过在内燃机50的负荷为部分负荷的情况下，判定进气侧VVT57是否使进气门54提前来判定。
如果在步骤S12中为否定判定，则ECU70B基于检测出的进入空气量Q和转速Ne参照第1映射数据M1，并且读入对应的喷射压(步骤S15)。另外，参照第3映射数据M3，并且读入对应的喷射量(步骤S16)。如果在步骤S12中为肯定判定，则ECU70B基于检测出的进入空气量Q和转速Ne参照第2映射数据M2′，并且读入对应的喷射压(步骤S13)。另外，参照第4映射数据M4，并且读入对应的喷射量(步骤S14)。
在步骤S14或S16之后，ECU70B将步骤S13或步骤S15中读入的喷射压设定为燃料的喷射压(步骤S17)。另外，将步骤S14或步骤S16中读入的喷射量设定为引燃喷射时的燃料的喷射量(步骤S18)。
在进气门54的开启正时的提前量越大时，将燃料喷射阀56喷射的燃料的喷射压设定得越高的情况下，ECU70B在步骤S13或步骤S14之后，能够根据提前量变更从第2映射数据M2′读入的喷射压，并且在步骤S17中设定变更了的喷射压。
接着，对ECU70B的作用效果进行说明。图10是说明涡流加强时的燃料喷雾的图。(a)示出在涡流加强时将从第1映射数据M1读入的喷射压设定为燃料的喷射压的情况下的燃料喷雾的情形。(b)示出在涡流加强时将从第2映射数据M2′读入的喷射压设定为燃料的喷射压的情况下的燃料喷雾的情形。
如(a)所示，在涡流加强时将从第1映射数据M1读入的喷射压设定为燃料的喷射压的情况下，被呈放射状喷射的燃料的喷雾通过涡流流动的结果，燃料喷雾的配置为集中在燃烧室E的中央附近的配置。因此，不能利用燃烧室E整体的空气，导致烟度的恶化。
对此，ECU70B在进气侧VVT57使进气门54的开启正时提前而增强涡流的情况下，将从第2映射数据M2′读入的喷射压设定为燃料的喷射压。并且由此，与进气侧VVT57没有使进气门54的开启正时提前的情况(设定从第1映射数据M1读入的喷射压的情况)相比，将燃料的喷射压设定为较高。因此，ECU70B能够如(b)所示地在基于进气侧VVT57的动作的涡流加强时实现燃料喷雾的配置的适当化。结果，具体地能够实现烟度的减少。
ECU70B通过在进气门54的开启正时的提前量越大的情况下，将燃料喷射阀56喷射的燃料的喷射压设定得越高，由此能够进一步根据涡流的强度来实现燃料喷雾的配置的适当化。并且由此，也能够在涡流加强时更适当地实现燃料喷雾的配置的适当化。
ECU70B在进气侧VVT57使进气门54的开启正时提前的情况下，与没有使进气门54的开启正时提前的情况相比，将通过引燃喷射而喷射的燃料的喷射量设定得较多。因此，ECU70B提高燃料的喷射压的结果，也能够抑制燃烧噪音恶化。
另外，在内燃机50中，在负荷为至少包含中负荷的部分负荷的情况下，通过进气侧VVT57使进气门54的开启正时提前，涡流被很大程度地增强。对此，ECU70B优选应用于在增强涡流时在内燃机50的负荷为部分负荷的情况下，进气侧VVT57使进气门54的开启正时提前的情况。
以上，对本发明的实施例进行了详细说明，但是本发明不限于特定的实施例，在权利要求书记载的本发明的主旨的范围内，可以进行各种变形/变更。
例如气门装置使进气门和排气门气门重叠而对燃烧室扫气的情况下，未必限于内燃机加速时。另外，气门装置使进气门的开启正时提前而增强燃烧室中形成的涡流的情况未必限于内燃机的负荷为至少包含中负荷的部分负荷的情况。
符号说明
内燃机  50
进气门   54
排气门   55
燃料喷射阀  56
进气侧VVT   57
排气侧VVT   58
ECU    70A、70B

Claims (5)

1.一种内燃机的控制装置，被应用于缸内燃料喷射式的内燃机，所述内燃机包括向燃烧室喷射燃料的燃料喷射阀、设置于所述燃烧室的进气门和排气门、以及能够使所述进气门和所述排气门气门重叠的气门装置，
所述控制装置包括喷射压设定部，在所述气门装置使所述进气门和所述排气门气门重叠而对所述燃烧室扫气的情况下，与没有使所述进气门和所述排气门气门重叠的情况相比，所述喷射压设定部将所述燃料喷射阀喷射的燃料的喷射压设定得较低。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
在所述进气门和所述排气门的气门重叠度越大的情况下，所述喷射压设定部将所述燃料喷射阀喷射的燃料的喷射压设定得越低。
3.一种内燃机的控制装置，被应用于缸内燃料喷射式的内燃机，所述内燃机包括向燃烧室喷射燃料的燃料喷射阀、设置于所述燃烧室的进气门、以及能够改变所述进气门的开启正时的气门装置，并且在所述燃烧室中形成涡流，
所述控制装置包括喷射压设定部，在所述气门装置使所述进气门的开启正时提前而增强所述燃烧室中形成的涡流的情况下，与没有使所述进气门的开启正时提前的情况相比，所述喷射压设定部将所述燃料喷射阀喷射的燃料的喷射压设定得较高。
4.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其中，
在所述进气门的开启正时的提前量越大的情况下，所述喷射压设定部将所述燃料喷射阀喷射的燃料的喷射压设定得越高。
5.根据权利要求3或4所述的内燃机的控制装置，还包括喷射量设定部，在所述燃料喷射阀进行主喷射和在所述主喷射之前的引燃喷射、并且所述气门装置使所述进气门的开启正时提前而增强所述燃烧室中形成的涡流的情况下，与没有使所述进气门的开启正时提前的情况相比，所述喷射量设定部将通过所述引燃喷射而喷射的燃料的喷射量设定得较多。
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