CN103912392B - 燃料喷射控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种应用于车辆的内燃发动机的燃料喷射控制装置。催化装置用于净化内燃发动机的废气。燃料停止控制单元用于在车辆减速期间停止向内燃发动机的燃料供应。禁止燃料停止控制单元用于当催化装置的温度等于或大于第三设定温度时禁止燃料停止控制单元的燃料停止控制。加速度切换判断单元用于判断在设定的期间内车辆的加速度是否被切换。第二燃料增加控制单元用于当催化装置的温度等于或大于第二设定温度，但是小于第三设定温度，并且加速度切换判断单元检测到加速度切换时，增加向内燃发动机的燃料喷射量。

Description

燃料喷射控制装置

技术领域

本发明涉及内燃发动机的燃料喷射控制装置，并且尤其涉及能够防止用于净化废气的催化装置的温度过度升高到高温的内燃发动机的燃料喷射控制装置。

背景技术

关于提供给内燃发动机的用于净化废气的催化装置，在内燃发动机的工作状态是高负荷状态的情况下，当燃料喷射控制装置执行燃料停止控制，从而稀释（贫化）空气-燃料混合物时，催化装置与高温氧结合以促进氧化，导致净化能力暂时恶化。

在相关技术中，为了解决上述问题，提出一种内燃发动机的燃料喷射控制装置，包括：催化装置，其设置在内燃发动机的排气通道中，用于净化废气；燃料切断装置，其在减速时停止燃料供应装置的燃料供应；催化装置温度估计装置，其估计催化装置的温度；比较装置，其比较催化装置温度估计装置的估计值与预先设定的预定温度；以及燃料切断禁止装置，当根据比较装置的比较结果确定出估计的催化装置温度值等于或大于预定温度时，燃料切断禁止装置禁止燃料切断装置停止燃料供应（专利文献1）。

根据上述方法，当估计为用于净化废气的催化装置的温度是高温时，尽管发动机的工作状态满足燃料停止条件，但是仍执行燃料供应装置的燃料供应而不执行燃料停止。因此，当催化装置处于高温时，能够防止由于燃料停止而使空气燃料比被稀释（贫化）。此外，高温催化装置也没有暴露于稀释气氛的空气-燃料化合物，从而可能防止用于净化废气的催化装置由于附着于催化装置表面的高温氧而暂时恶化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平7-197834

然而，如图6中所示，当车辆开始减速时（t1），燃料喷射控制装置停止向内燃发动机的燃料供应，当车辆开始加速时（t2），重新开始燃料供应，然后当车辆开始减速时（t3），停止燃料供应。当催化装置温度达到用于保护排气系统的温度阈值以上时，与正常状态（点划线）相比，燃料喷射控制装置将燃料喷射量增加（t4-t5）了一增加量（实线），从而防止催化装置的温度增加到高温。

当在短的设定时间如t3-t5内进行连续加速和减速行驶时，催化装置的温度快速增加并且达到禁止燃料停止的温度阈值。因此，在此情况下，燃料喷射控制装置通过燃料禁止防止控制禁止燃料停止，从而防止催化装置恶化。关于燃料停止控制的执行，当执行燃料停止防止控制时，如t6-t7，发动机转数缓慢下降（B1）。因此，即使当t5-t7的行驶与t3-t5的行驶相同时（例如，对于t5-t7与t3-t5，节气门开度的变化量相同），发动机转数的下降行为出现不同，使得驾驶操控感觉恶化。

当车辆行驶期间，当交替切换加速与减速时，燃料喷射控制装置重复燃料停止控制的执行与不执行。此时，当不执行燃料停止时，由于燃烧的废气，催化装置的温度升高到高温。之后，当执行燃料停止时，氧被引入并且废气中未燃烧的气体在催化装置中氧化，使得催化装置的温度进一步升高。

在该行驶状态下，催化装置的温度迅速升高。因此，当估计催化装置的温度以检测其高温时，催化装置可能已经达到足以降低净化能力的高温。因此，可能无法及时进行燃料停止防止控制。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种即使当催化装置处于高温时也能够防止催化装置恶化并且能够实现良好的驾驶操控感觉的内燃发动机的燃料喷射控制装置。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例的一方面，提供一种应用于车辆的内燃发动机的燃料喷射控制装置。该燃料喷射控制装置包括：催化装置，其用于净化所述内燃发动机的废气；燃料停止控制单元，其用于在所述车辆的减速期间停止向所述内燃发动机的燃料供应；禁止燃料停止控制单元，其用于当所述催化装置的温度等于或大于第三设定温度时禁止所述燃料停止控制单元的燃料停止控制；加速度切换判断单元，其用于判断在设定的期间内所述车辆的加速度是否被切换；以及第二燃料增加控制单元，其用于当所述催化装置的温度大于或等于第二设定温度以及小于所述第三设定温度并且所述加速度切换判断单元检测到加速度切换时，增加向所述内燃发动机的燃料喷射量。

根据本发明，所述内燃发动机的燃料喷射控制装置具有：加速度切换判断单元，其用于判断在设定的期间内是否进行了加速度切换；以及第二燃料增加控制单元，其用于当所述催化装置的温度达到高温，例如，第二设定温度以上，但是小于第三设定温度低，并且检测到加速度切换时，增加燃料喷射量。

因此，可以在执行禁止燃料停止的控制之前检测到催化装置的温度快速增加。从而可以通过在催化装置的温度达到第三设定温度之前通过增加燃料量来防止催化装置的温度增加到高温。因此，可以防止由加速度的切换导致的催化装置的快速温度升高并且可以抑制催化装置的温度达到第三设定温度。此外，由于催化装置的温度达不到第三温度，所以燃料停止控制单元可以在车辆减速期间停止燃料供应，从而可以始终保持减速感觉。

附图说明

在附图中：

图1是内燃发动机的燃料喷射控制装置的系统配置图（根据实施例）；

图2是该燃料喷射控制装置的控制流程图（根据该实施例）；

图3是加速度切换判断的流程图（根据该实施例）；

图4是该燃料喷射控制装置的控制时序图（根据该实施例）；

图5是加速度切换判断的流程图（根据变形例）；

图6是燃料喷射控制装置的控制时序图（根据现有技术）。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。

图1至图4示出本发明的实施例。在图1中，安装于车辆的内燃发动机1具有在与燃烧室2连通的进气口3和排气口4处的进气阀5和排气阀6以及用于打开和关闭进气阀5和排气阀6的进气凸轮轴7和排气凸轮轴8。

内燃发动机1具有作为进气系统而顺序连接的空气滤清器9、进气管10、节气门体11、缓冲槽12和进气歧管13，并且还具有与进气口3连通的进气通道14。节气门体11的进气通道14设置有用于调节进气量的节气门15。节气门15根据加速踏板16的踩踏和释放操作而打开和关闭，从而调节提供给燃烧室2的进气量。

此外，内燃发动机1具有作为排气系统而顺序连接的排气歧管17、催化转换器18和排气管19，并且还具有与排气口4连通的排气通道20。催化转换器18具有嵌入其中的用于净化废气的催化装置21。

此外，内燃发动机1具有向进气口3喷射燃料的燃料喷射阀23，作为用于提供燃料的燃料喷射设备22。燃料喷射阀23喷射从燃料箱抽送来的燃料，并且将该燃料提供给燃烧室2。

燃料喷射阀23连接到内燃发动机1的燃料喷射控制装置24。燃料喷射控制装置24连接到曲柄角度传感器25、进气量传感器26、加速踏板传感器27以及氧传感器28，曲柄角度传感器25检测曲柄轴的曲柄角度以计算内燃发动机1的发动机转数和车速，进气量传感器26检测内燃发动机1的进气量，加速踏板传感器27检测加速踏板16的变化量，氧传感器28检测在催化装置21上游的排气通道20中排出的氧量。

燃料喷射控制装置24具有：燃料喷射控制单元29，其控制燃料喷射设备22的燃料喷射阀23的燃料供应；以及发动机负荷计算单元30，其根据由各个传感器25至27检测到的检测值的变化量计算发动机负荷。燃料喷射控制单元29基于由氧传感器28检测到的氧浓度，根据发动机负荷计算单元30计算出的发动机负荷计算燃料喷射量，驱动燃料喷射阀23并且将计算出的喷射量的燃料提供给燃烧室2。

燃料喷射控制装置24具有燃料停止控制单元31。在车辆减速期间，燃料停止控制单元31停止由燃料喷射控制单元29进行的对燃料喷射阀23的驱动，从而停止向内燃发动机1的燃料供应。

燃料喷射控制装置24具有：废气温度预测单元32，其基于由传感器25至27检测到的各个检测值预测废气温度Te；以及催化装置温度预测单元33，其基于由传感器25至27检测到的各个检测值预测催化装置21的温度Tc。具体来说，废气温度预测单元32基于内燃发动机1的发动机转数和发动机负荷预测废气温度Te。之后，催化装置温度预测单元33基于内燃发动机1的预测的废气温度Te和工作时间预测催化装置21的温度Tc。另外，还可以使用预测的废气温度Te代替催化装置21的预测温度Tc，并且将催化装置21的预测温度作为预测的废气温度Te。

如图4中所示，燃料喷射控制装置24设定第一设定温度T1、大于第一设定温度T1的第二设定温度T2和大于第二设定温度T2的第三设定温度T3，作为用于控制燃料喷射的催化装置21的温度。第一设定温度T1是用于判断燃料喷射量的增加量以保护排气系统的催化装置21的温度阈值。第二设定温度T2是用于判断在设定的期间内车辆在交替切换加速和减速的同时行驶的催化装置21的温度阈值。第三设定温度T3是用于判断燃料停止控制单元31禁止燃料停止控制的催化装置21的温度阈值。

燃料喷射控制装置24具有禁止燃料停止控制单元34，当催化装置温度预测单元33预测的催化装置21的温度Tc等于或大于第三设定温度时，禁止燃料停止控制单元34禁止燃料停止控制单元31的燃料停止控制。禁止燃料停止控制单元34在第三设定温度T3以上时禁止燃料停止控制，由此防止空气-燃料比由于燃料停止而被稀释，从而防止催化装置21暂时恶化。

此外，燃料喷射控制装置24具有第一燃料增加控制单元35，当催化装置温度预测单元33预测的催化装置21的温度Tc等于或大于第一设定温度T1，但是小于第二设定温度T2时，第一燃料增加控制单元35增加向内燃发动机1的燃料喷射阀23的燃料喷射量。与正常状态相比，在第一设定温度T1以上时，第一燃料增加控制单元35将燃料喷射量增加了增加量A1，从而防止催化装置21的温度升高到高温。

燃料喷射控制装置24具有加速度切换判断单元36，加速度切换判断单元36用于判断在设定的期间S内车辆的加速度是否被切换。加速度切换判断单元36基于由燃料停止控制单元31进行的燃料停止控制的执行状态（燃料停止控制的执行和停止）判断是否进行了加速度切换操作（车辆交替切换加速和减速地行驶）。

燃料喷射控制装置24具有第二燃料增加控制单元37，当催化装置温度预测单元33预测的催化装置21的温度Tc等于或大于第二设定温度T2，但是小于第三设定温度T3，并且加速度切换判断单元36检测到车辆的加速度切换时，第二燃料增加控制单元37增加向内燃发动机1的燃料喷射量。第二燃料增加控制单元37将已经被第一燃料增加控制单元35增加了增加量A1的燃料喷射量增加一增加量A2，从而增加向内燃发动机1的燃料喷射量。

第二燃料增加控制单元37具有测量单元38，测量单元38测量在设定的期间内执行燃料停止控制的时间。测量单元38测得的执行燃料停止控制的时间越长，第二燃料增加控制单元37将燃料喷射量增加的增加量A2越大。

接下来描述操作。如图2中所示，当控制程序开始时（101），内燃发动机1的燃料喷射控制装置24判断由催化装置温度预测单元33预测的催化装置21的温度Tc是否等于或大于第一设定温度T1，但是小于第二设定温度T2（102）。

当判断（102）的结果是“否”时，燃料喷射控制装置返回（106）。当判断（102）的结果是“是”时，燃料喷射控制装置判断出存在催化装置21达到过热温度的可能性，并因此与正常状态相比，将燃料喷射量增加了增加量A1，以保护排气系统（103）。该控制随着第一燃料增加控制单元35获得催化装置21的预测温度Tc而被执行。另外，当催化装置21的预测温度Tc越大时，可以将燃料喷射量的增加量A1设计为越大。

增加燃料喷射量之后（103：是），加速度切换判断单元36判断是否交替地连续进行车辆的加速和减速的切换（是否进行加速度切换）。

如图3中所示，在该判断中（104），当判断程序开始时（201），加速度切换判断单元36判断在设定的期间S内燃料停止控制单元31是否进行了燃料停止控制的执行和停止的切换（202）。另外，第二燃料增加控制单元37的测量单元38测量并保存在设定期间S内执行燃料停止控制的时间，以后在增加燃料喷射量的处理（105）中确定燃料喷射量的增加量A2时使用该时间。

当判断（202）的结果是“是”时，燃料喷射控制装置判断催化装置温度预测单元33预测的催化装置21的温度Tc是否等于或大于第二设定温度T2，但是小于第三设定温度T3（203）。当该判断（203）的结果是“是”时，燃料喷射控制装置判断出存在加速度的切换（切换判断标志Fc=1）（204）并且返回到图2的判断（104）（205）。

另一方面，当判断（202）的结果是“否”并且判断（203）的结果是“否”时，燃料喷射控制装置判断出不存在加速度的切换（切换判断标志Fc=0）（206）并且返回到图2的判断（104）（205）。

在图2的判断（104）中，当不存在加速度的切换并且该判断的结果因此是“否”时，燃料喷射控制装置返回（106）。在图2的判断（104）中，当存在加速度的切换并且该判断的结果因此是“是”时，燃料喷射控制装置将在步骤（103）中已经增加了增加量A1的燃料喷射量增加增加量A2，从而增加燃料喷射量（105）并返回（106）。

由第二燃料增加控制单元37进行燃料喷射量的增加量A2。另外，在设定期间S内执行燃料停止控制的时间（减速时间）越长，由第二燃料增加控制单元37进行的燃料喷射量的增加量A2可以越大。当在减速期间燃料停止的判断成立并且因此执行燃料停止控制时，催化装置21的温度增加。因此，当减速时间越长，时燃料喷射量的增加量A2越大时，可以抑制催化装置21的温度快速升高。此外，当加速时间长时，可以减少燃料消耗。

如图4中所示，当车辆开始减速时（t1），内燃发动机1的燃料喷射控制装置24停止向内燃发动机1的燃料供应，当车辆开始加速时（t2），重新开始燃料供应，然后当车辆开始减速时（t3），停止燃料供应。当催化装置21的温度Tc达到作为用于保护排气系统的温度阈值的第一设定温度T1以上时，与正常状态相比，燃料喷射控制装置将燃料喷射量增加（t4-t5）增加量A1。

在此情况下，当在短时间内，如t3-t5，进行连续的加速和减速行驶，并且催化装置21的温度Tc因此达到第二设定温度T2以上，但是小于作为禁止燃料停止的温度阈值的第三设定温度T3时，燃料喷射控制装置24将与正常状态（点划线）相比已经增加了增加量A1的燃料喷射量（实线）再增加增加量A2，从而将催化装置21的温度控制为比现有技术更低。

当在短时间内，如t3-t5，进行连续的加速和减速行驶，并且催化装置21的温度Tc因此达到第二设定温度T2以上时，如上所述，燃料喷射控制装置24将催化装置21的温度控制为比现有技术更低。因此，即使当在时间t6进行燃料停止控制时，催化装置21的温度迅速升高，催化装置21的温度Tc也不会达到作为禁止燃料停止的温度阈值的第三设定温度T3。

因此，在时间t6-t7，如实线所示，在现有技术的控制下进行禁止燃料停止的行驶的同时，在时间t6-t7，如虚线所示，不进行禁止燃料停止的行驶，即，在燃料喷射控制装置24的控制下进行燃料停止的行驶。因此，在现有技术的控制下发动机转数缓慢下降（图6中的B1），而在燃料喷射控制装置24的控制下发动机转数迅速下降（图4中的B2）。因此，在t1-t7之间，在加速和减速行驶时发动机转数的下降行为没有出现不同，从而可以防止驾驶操控感觉恶化。

这样，内燃发动机1的燃料喷射控制装置24具有：加速度切换判断单元36，其判断在设定期间S内是否进行了加速度的切换；以及第二燃料增加控制单元37，其在催化装置21的温度Tc达到高温，例如，第二设定温度T2以上，但是小于执行禁止燃料停止的控制时的第三设定温度T3，并且检测到加速度的切换时，将燃料喷射量增加增加量A2。

因此，内燃发动机1的燃料喷射控制装置24可以在执行禁止燃料停止的控制之前检测到催化装置21的温度Tc的迅速升高。从而，燃料喷射控制装置可以在催化装置21的温度Tc达到第三设定温度T3之前通过增加燃料量来防止催化装置21的温度升高到高温。因此，可以防止由加速度切换导致的催化装置21的温度快速升高，从而抑制催化装置21的温度Tc达到第三设定温度T3。此外，由于催化装置21的温度因此达不到第三设定温度T3，所以燃料停止控制单元31可以在车辆减速期间停止燃料供应，从而可以始终保持减速感觉不变。

加速度切换判断单元36检测燃料停止控制的执行和停止的切换，由此判断加速度切换的进行。因此，可以确保检测到催化装置21的温度升高。

第二燃料增加控制单元37具有测量设定期间S内执行燃料停止控制的时间的测量单元38，并且执行燃料停止控制的时间越长，燃料喷射的增加量越大。当在设定期间S内燃料停止执行时间变长时，不执行期间（即，进行燃料喷射的期间）相对缩短。因此，即使当燃料喷射量增加时，由于只在短期间内喷射燃料，所以抑制催化装置21的温度升高的效果降低。因此，当燃料停止控制的执行时间变长时，第二燃料增加控制单元37进行控制使得燃料喷射的增加量增加。从而可以确保产生抑制催化装置21的温度升高的效果。

燃料喷射控制装置24具有第一燃料增加控制单元35，第一燃料增加控制单元35在催化装置21的温度Tc达到第一设定温度T1以上，但是小于第二设定温度T2时，与正常状态相比，将进入内燃发动机1的燃料喷射量增加增加量A1。因此，在第二燃料增加控制单元37根据第二设定温度执行增加量A2的燃料增加控制之前，燃料喷射控制装置24根据比第二设定温度T2低的第一设定温度T1将燃料增加增加量A1。因此，能够使催化装置21的温度缓慢升高，从而确保在催化装置温度Tc达到第三设定温度T3之前由第二燃料增加控制单元37执行燃料增加控制。

在上述实施例中，如图3中所示，根据是否进行燃料停止控制的执行和停止的切换来进行加速度切换的判断（104）。然而，如图5中所示，可以基于安装于车辆的加速踏板16的变化量进行该判断。

如图5中所示，在判断加速器切换的处理（104）中，当判断程序开始时（301），加速度切换判断单元36通过在设定期间S内加速踏板16的踩踏和释放的变化量判断是否进行了加速度切换（302）。另外，第二燃料增加控制单元37的测量单元38测量并保存设定期间S内加速踏板16被释放的时间，并且以后该时间被用于在增加燃料喷射量的处理（105）中判断燃料喷射量的增加量A2。

当判断（302）的结果是“是”时，燃料喷射控制装置判断催化装置温度预测单元33预测的催化装置21的温度Tc是否等于或大于第二设定温度T2，但是小于第三设定温度T3（303）。当该判断（303）的结果是“是”时，燃料喷射控制装置判断出存在加速度切换（切换判断标志Tc=1）（304）并且返回到图2的判断（104）（305）。

另一方面，当判断（302）的结果是“否”并且判断（303）的结果是“否”时，燃料喷射控制装置判断出不存在加速度切换（切换判断标志Fc=0）（306）并且返回到图2的判断（104）（305）。

这样，由于加速器切换判断单元36基于安装于车辆的加速踏板16的踩踏和释放操作的变化量判断是否进行了加速度的切换，所以可以在早期判断燃料停止控制的执行，从而加快由第二燃料增加控制单元37进行燃料增加控制的执行时间。

另外，可以通过利用由曲柄角度传感器25获取的车速的变化量检测从加速到减速的切换来进行加速度切换判断单元37的加速度切换判断。此外，可以通过利用由进气量传感器26获取的进气量的变化量或者内燃发动机1的节气门的气门开度的变化量检测从加速到减速的切换来进行加速度的切换判断。

本发明可以确保即使催化装置处于高温时也抑制催化装置恶化并且可以确保抑制催化装置的温度升高，本发明可应用于安装在四轮车辆、两轮车辆等中的内燃发动机的燃料喷射控制。

2012年12月28日提交的日本专利申请2012-287559号公开的全部内容，包括说明书、附图和权利要求书，通过引用包含在本申请中。

Claims (5)

1.一种应用于车辆的内燃发动机的燃料喷射控制装置，所述燃料喷射控制装置包括：

催化装置，其用于净化所述内燃发动机的废气；

燃料停止控制单元，其用于在所述车辆的减速期间停止向所述内燃发动机的燃料供应；以及

禁止燃料停止控制单元，其用于当所述催化装置的温度等于或大于第三设定温度时禁止所述燃料停止控制单元的燃料停止控制，

所述燃料喷射控制装置的特征在于，还包括：

加速度切换判断单元，其用于判断在设定的期间内所述车辆的加速度是否被切换；以及

第二燃料增加控制单元，其用于当所述催化装置的温度大于或等于第二设定温度以及小于所述第三设定温度并且所述加速度切换判断单元检测到加速度切换时，增加向所述内燃发动机的燃料喷射量。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其中所述加速度切换判断单元根据所述燃料停止控制单元的燃料停止控制的执行状态判断所述加速度的切换是否已进行。

3.根据权利要求2所述的燃料喷射控制装置，其中所述第二燃料增加控制单元包括测量单元，该测量单元用于测量在设定期间内的所述燃料停止控制处于执行中的时间，并且该时间越长，所述第二燃料增加控制单元使所述燃料喷射量的增加量越大。

4.根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其中所述加速度切换判断单元根据安装在所述车辆中的加速踏板的变化量判断所述加速度的切换是否已进行。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射控制装置，进一步包括第一燃料增加控制单元，当所述催化装置的温度大于或等于第一设定温度以及小于所述第二设定温度时，所述第一燃料增加控制单元使所述内燃发动机的燃料喷射量增加。