CN106194463B - 用于发动机的控制装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于发动机的控制装置和控制方法。在发动机冷启动时的催化剂快速暖机期间，通过多级喷射以要求喷射量喷射燃料，所述多级喷射由在进气行程期间通过完全升程喷射进行的燃料喷射以及在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射组成。在确认燃烧状态的恶化的状况下，执行用于增大要求喷射量的校正，所述校正将富化空燃比。在富化量增大时，在通过部分升程喷射进行的燃料喷射的喷射量和喷射正时不相对于基本时间改变的情况下，多级喷射的喷射量的总和以用于增大要求喷射量的校正量增大。

Description

用于发动机的控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及用于发动机的控制装置和控制方法。
背景技术
设置在发动机例如机动车发动机中的电磁燃料喷射阀设有电磁螺线管和阀体，并且阀体响应于电磁螺线管的通电而打开。电磁燃料喷射阀被构造成能够通过改变电磁螺线管的通电时间来调整喷射量。燃料喷射阀的阀体由于在达到完全打开位置时对碰撞的反作用力而在达到完全打开位置之后立即经受弹跳运动。阀体的该弹跳运动导致燃料喷射阀的喷射量的变化。当在阀体达到完全打开位置之前完成喷射时，燃料喷射在不受阀体的弹跳运动的影响的情况下执行。就此而言，部分升程喷射技术是已知的，该技术用于通过以被设定为比阀体达到完全打开位置所需的时间长度短的时间长度的通电时间执行燃料喷射而以高准确度级别实现少量喷射，这就是所谓的部分升程喷射。
燃料喷射阀的通电时间是基于要求喷射量和供应到燃料喷射阀的燃料的压力(燃料压力)设定的，其中通过基本值来计算要求喷射量，根据必要时校正的发动机转速和发动机载荷来设定所述基本值。第2011-106349号日本专利申请公开(JP 2011-106349 A)公开了一项允许在发动机的怠速运行时根据发动机转速的下降使要求喷射量经受增量校正的技术。
发明内容
通过上文所述的部分升程喷射实现的少量燃料的喷射用于需要精确喷射控制的情形。在该情形中，喷射量和喷射正时的细微改变显著影响发动机中的燃烧和废气性质。在增大部分升程喷射的喷射量的情形中，特别地，燃料喷雾的穿透力增大，因而气缸中所形成的空气燃料混合物的燃料浓度分布改变，或活塞顶表面和气缸壁表面因喷雾具有延伸的可及范围而经受燃料粘附的增加。因此，在执行通过部分升程喷射进行的燃料喷射时，一旦要求喷射量经受增量校正，则在一些情形中燃烧和废气性质恶化。
本发明提供一种用于发动机的控制装置和控制方法，其允许以适当方式执行通过部分升程喷射进行的燃料喷射。
本发明的第一方面提供一种用于发动机的控制装置。所述发动机包括燃料喷射阀并且所述燃料喷射阀具有阀体。所述控制装置包括电子控制单元。所述电子控制单元被构造成：根据所述发动机的运行状态来计算要求喷射量；控制所述燃料喷射阀，使得以所述要求喷射量喷射燃料；并且当通过多级喷射以所述要求喷射量喷射所述燃料并且所述要求喷射量经受增量校正时，在部分升程喷射的喷射量和喷射正时被维持的情况下，由于所述增量校正使所述多级喷射的喷射量的总和以喷射量增大量增大，所述多级喷射包括所述部分升程喷射，并且所述部分升程喷射是在所述阀体达到完全打开位置之前终止的燃料喷射。
根据发动机控制装置，即使在执行包括通过部分升程喷射进行的燃料喷射的多级喷射时对要求喷射量执行增量校正的状况下，也是以一开始设定的喷射量和喷射正时来执行通过部分升程喷射进行的燃料喷射，其中在通过部分升程喷射进行的燃料喷射中，喷射量和喷射正时的改变显著影响发动机中的燃烧和废气性质。因此，能够以适当方式执行通过部分升程喷射进行的燃料喷射。
在控制装置中，电子控制单元可以被构造成增大所述多级喷射中除所述部分升程喷射之外的燃料喷射的喷射量，使得由于所述增量校正使所述多级喷射的所述喷射量的所述总和以所述喷射量增大量增大。在控制装置中，电子控制单元可以被构造成增大所述多级喷射中的所述部分升程喷射的次数，使得由于所述增量校正使所述多级喷射的所述喷射量的所述总和以所述喷射量增大量增大。
在控制装置中，所述电子控制单元可以被构造成在所述发动机冷启动期间在怠速运行期间执行所述多级喷射，并且所述多级喷射可以包括通过完全升程喷射在进气行程期间进行的燃料喷射以及通过所述部分升程喷射在压缩行程期间进行的燃料喷射，所述完全升程喷射是在所述阀体已经达到所述完全打开位置之后终止的喷射。在该状况下，通过部分升程喷射在压缩行程期间进行的燃料喷射被执行，使得火花塞附近的燃料浓度局部升高。当燃料喷射的喷射量和喷射正时改变时，无法在火花塞附近收集所喷射的燃料，或者气缸壁表面和活塞顶表面经受燃料粘附的增加，而这导致燃烧的恶化。此时，在上文所述的发动机控制装置中，即使在要求喷射量被校正以增大的情形中，通过部分升程喷射在压缩行程期间进行的燃料喷射的喷射量和喷射正时也不改变，从而避免了燃烧的恶化。在控制装置中，电子控制单元可被构造成当确认所述发动机的燃烧状态的恶化时对所述要求喷射量执行所述增量校正。根据上文所述的构造，当确认燃烧状态的恶化时执行增量校正，作为执行在催化剂暖机期间在发动机的怠速运行时进行的上述多级喷射时执行的用于增大要求喷射量的校正的实例。
本发明的第二方面提供一种用于发动机的控制方法。发动机包括燃料喷射阀并且燃料喷射阀具有阀体。控制方法包括：根据所述发动机的运行状态来计算要求喷射量；控制所述燃料喷射阀，使得以所述要求喷射量喷射燃料；以及当通过多级喷射以所述要求喷射量喷射所述燃料并且所述要求喷射量经受增量校正时，在部分升程喷射的喷射量和喷射正时被维持的情况下，由于所述增量校正使所述多级喷射的喷射量的总和以喷射量增大量增大，所述多级喷射包括所述部分升程喷射，并且所述部分升程喷射是在所述阀体达到完全打开位置之前终止的燃料喷射。
附图说明
将在下文参照附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术与工业意义，其中相似的数字表示相似的元件，并且其中：
图1是应用了发动机控制装置的第一实施例的发动机的燃料系统的构造的示意图；
图2是设置在发动机的燃料系统中的缸内喷射阀的剖视图；
图3是说明缸内喷射阀的喷射量以及喷射量的变化与通电时间的关系的曲线图；
图4是根据在催化剂快速暖机时的旋转稳定控制的处理程序的流程图，其中该处理程序由根据第一实施例的控制装置执行；
图5是说明在根据第一实施例的控制装置中的基本时间以及富化量增大时的相应喷射的喷射量的分配的图式；
图6是说明当以一开始设定的喷射量执行部分升程喷射时如何在气缸中形成燃料喷雾的图式；
图7是说明当以被校正而增大的喷射量执行部分升程喷射时如何在气缸中形成燃料喷雾的图式；
图8是说明在根据第二实施例的发动机控制装置中的基本时间以及富化量增大时的相应喷射的喷射量的分配的图式；并且
图9是说明在根据第三实施例的发动机控制装置中的基本时间以及富化量增大时的相应喷射的喷射量的分配的图式。
具体实施方式
下文中，将参照图1到图7详细描述发动机控制装置的第一实施例。在应用了根据该实施例的控制装置的发动机10的进气通路11中，空气滤清器12、空气流量计13、节气门14和进气歧管11A从如图1所示的进气通路11的上游侧起依次设置。空气滤清器12过滤流入进气通路11中的进气中的灰尘等。空气流量计13检测进气的流量(吸入空气量GA)。节气门14通过节气门14的气门开度的改变来调整吸入空气量。进气通路11在进气歧管11A处分支，并且接着通过各气缸16的进气口15而连接到各气缸16。
活塞16A被布置成能够在发动机10的每一个气缸16中往复运动。通过火花放电来点燃空气燃料混合物的火花塞S被设置在每一个气缸16中(参照图6和图7)。
在发动机10的排气通路17中，排气歧管17A、空燃比传感器18和催化装置19从排气通路17的上游侧起依次设置。从各气缸16排出到排气通路17的废气在排气歧管17A中相互汇合，流动到催化装置19，并且在催化装置19中被净化。空燃比传感器18根据在流动到催化装置19中的废气燃烧时的空燃比来输出信号。
发动机10的燃料供应系统设有供给泵21，该供给泵21泵出且排出燃料箱20中的燃料。供给泵21经由低压燃料通路22连接到低压燃料管23和高压燃料泵24中的每一个。低压燃料管23是存储从供给泵21发送的燃料的燃料容器。发动机10的每一个气缸16的进气口喷射阀25被连接到低压燃料管23。进气口喷射阀25是电磁燃料喷射阀。进气口喷射阀25被构造成响应于通电而将低压燃料管23中存储的燃料喷射到发动机10的进气口15中。高压燃料泵24进一步对从供给泵21发送的燃料加压且将燃料排出到高压燃料管26。过滤器27和压力调节器28被设置在低压燃料通路22上。过滤器27过滤由供给泵21排出的燃料。当低压燃料通路22中的燃料的压力(供给压力)超过预定释放压力时，压力调节器28打开以使低压燃料通路22中的燃料释放到燃料箱20中。
两个容积部，一个是燃料通道29而另一个是加压室30，被设置在高压燃料泵24中。从供给泵21发送的燃料通过低压燃料通路22被引入到燃料通道29中。用于缓冲燃料压力的脉动的脉动缓冲器被设置在燃料通道29中。柱塞34被设置在高压燃料泵24中。允许柱塞34通过设置在发动机10的凸轮轴32上的泵驱动凸轮33往复运动，并且柱塞34改变加压室30的容积。
燃料通道29和加压室30经由电磁溢流阀35而相互连接。在该实施例中，电磁溢流阀35是响应于通电而关闭的常开阀。当电磁溢流阀35打开时，电磁溢流阀35允许燃料通道29和加压室30相互连通。当电磁溢流阀35关闭时，电磁溢流阀35阻断燃料通道29与加压室30之间的连通。加压室30经由止回阀36与高压燃料管26连通。当加压室30中的压力变得高于高压燃料管26中的压力时，止回阀36打开使得允许燃料从加压室30排出到高压燃料管26。当高压燃料管26中的压力变得高于加压室30中的压力时，止回阀36关闭使得燃料从高压燃料管26到加压室30的回流受到抑制。
高压燃料管26是存储从高压燃料泵24发送的高压燃料的燃料容器。安装在发动机10的各气缸16中的缸内喷射阀37被连接到高压燃料管26。缸内喷射阀37被构造成如下电磁燃料喷射阀，该电磁燃料喷射阀响应于通电而将高压燃料管26中存储的燃料喷射到气缸16中。检测高压燃料管26中的燃料压力(高压侧燃料压力)的燃料压力传感器38被附接到高压燃料管26。释放阀39A被附接到高压燃料管26。当高压燃料管26中的压力过度上升时，释放阀39A打开以使高压燃料管26中的燃料通过释放通路39释放到燃料箱20中。
发动机10的燃料供应系统设有电子控制单元40。电子控制单元40设有执行各种类型的计算处理的中央处理单元、预先存储用于计算处理的程序和数据的只读存储器以及暂时存储中央处理单元的计算结果、各种传感器的检测结果等的可读且可写的存储器。电子控制单元40设有用于即使在电力关断时也存储且保持数据的非易失性存储器。
空气流量计13、空燃比传感器18、燃料压力传感器38、曲柄角传感器41和加速器踏板传感器42的检测信号被输入到电子控制单元40。曲柄角传感器41检测发动机10的曲柄轴(曲柄角)的旋转相位。加速器踏板传感器42检测驾驶员压下加速器踏板的量。电子控制单元40基于这些传感器的检测结果而对高压燃料泵24的电磁溢流阀35、进气口喷射阀25和缸内喷射阀37执行通电控制。电子控制单元40根据曲柄角传感器41的检测结果来计算且获得发动机转速NE，并且根据空气流量计13和加速器踏板传感器42的检测结果来计算且获得发动机载荷因数KL。发动机载荷因数KL表示在自然吸气中当前发动机转速NE下的气缸流入空气量的最大值是“100％”时，当前气缸流入空气量的比率。发动机载荷因数KL用作发动机载荷指数值。
下文将描述根据该实施例的燃料压力控制。电子控制单元40通过对高压燃料泵24的电磁溢流阀35的通电控制来对高压侧燃料压力Pm执行可变控制，其中高压侧燃料压力Pm是高压燃料管26中的燃料压力。将首先描述高压燃料泵24的加压操作。在下文的描述中，关于通过泵驱动凸轮33进行的柱塞34的往复运动，导致加压室30的容积缩小的柱塞34的移动将被称为柱塞34的上升，而导致加压室30的容积扩大的柱塞34的移动将被称为柱塞34的下降。
由供给泵21排出的燃料通过低压燃料通路22而被引入到高压燃料泵24的燃料通道29中。当柱塞34在电磁溢流阀35打开的状态下下降时，燃料响应于加压室30的容积的扩大从燃料通道29被吸入到加压室30中。接着，当柱塞34在下降之后上升时，加压室30的容积逐渐缩小。当电磁溢流阀35在此时保持打开时，燃料响应于加压室30的容积的缩小而从加压室30返回到燃料通道29。一旦在柱塞34的上升期间开始电磁溢流阀35的通电，电磁溢流阀35便关闭且加压室30被密封。因此，加压室30中的燃料压力响应于加压室30的容积的缩小而上升。接着，一旦加压室30中的燃料压力变得高于高压燃料管26中的燃料压力，止回阀36便打开且具有提高的压力的加压室30中的燃料被加压供给到高压燃料管26。接着，一旦电磁溢流阀35的通电在柱塞34在上升之后下降时停止，燃料便再次响应于柱塞34的下降从燃料通道29被吸入到加压室30中。高压燃料泵24在上文所述的柱塞34的下降期间通过重复燃料的吸入而执行燃料朝向高压燃料管26的加压和排出，并且在上文所述的柱塞34的上升期间执行燃料的加压和排出。
每次执行柱塞34的上升操作时由高压燃料泵24排出的燃料的量(下文称为高压燃料泵24的燃料排出量)在柱塞34上升的时段中的电磁溢流阀35的通电开始正时较早时增大，并且在通电开始正时较迟时减小。电子控制单元40通过调整电磁溢流阀35的通电开始正时来执行使高压燃料管26中的高压侧燃料压力Pm变化的燃料压力可变控制。
在燃料压力可变控制期间，电子控制单元40首先基于发动机载荷因数KL等来计算目标燃料压力Pt，其中目标燃料压力Pt是高压侧燃料压力Pm的目标值。基本上，当发动机载荷因数KL低时，目标燃料压力Pt被设定为低压，并且在发动机载荷因数KL高时，目标燃料压力Pt被设定为高压。
电子控制单元40根据由燃料压力传感器38检测到的高压侧燃料压力Pm与目标燃料压力Pt之间的偏差来调整柱塞34的上升时段中的电磁溢流阀35的通开始始正时，使得高压侧燃料压力Pm接近目标燃料压力Pt。具体来说，当高压侧燃料压力Pm低于目标燃料压力Pt时，电子控制单元40提前电磁溢流阀35的通电开始正时，并且增大高压燃料泵24的燃料排出量。当高压侧燃料压力Pm高于目标燃料压力Pt时，电子控制单元40推迟电磁溢流阀35的通电开始正时，并且减小高压燃料泵24的燃料排出量。以该方式，电子控制单元40对高压燃料泵24的燃料排出量进行反馈调整，使得高压侧燃料压力Pm被保持在目标燃料压力Pt。
下文中，将描述根据该实施例的燃料喷射控制。电子控制单元40通过进气口喷射阀25和缸内喷射阀37来执行对燃料的喷射的控制。燃料喷射控制按以下方式执行。
在燃料喷射控制期间，电子控制单元40首先基于发动机操作情形(例如，发动机转速NE和发动机载荷因数KL)来计算要求喷射量Qt。要求喷射量Qt是各气缸中每燃烧循环所喷射的燃料的总和的要求值。电子控制单元40基于发动机操作情形来确定进气口喷射阀25和缸内喷射阀37的喷射分配比。接着，电子控制单元40根据喷射分配比而将要求喷射量Qt分配给进气口喷射量Qi和缸内喷射量Qd。进气口喷射量Qi是由进气口喷射阀25喷射的燃料的量。缸内喷射量Qd是由缸内喷射阀37喷射的燃料的量。电子控制单元40计算以下各者中的每一者：等同于进气口喷射量Qi的燃料喷射所需的进气口喷射阀25的通电时间；以及等同于缸内喷射量Qd的燃料喷射所需的缸内喷射阀37的通电时间。电子控制单元40分别对进气口喷射阀25和缸内喷射阀37执行等同于所计算的通电时间的通电。
如上所述，燃料被供应到缸内喷射阀37的高压侧燃料压力Pm被可变地控制。当高压侧燃料压力Pm改变时，由缸内喷射阀37每单位时间响应于通电喷射的燃料的量改变。因此，电子控制单元40通过参考由燃料压力传感器38检测到的高压侧燃料压力Pm来计算等同于缸内喷射量Qd的燃料喷射所需的通电时间。
下文将描述部分升程喷射。以高于进气口喷射阀25喷射的燃料压力喷射燃料的缸内喷射阀37通过在较短时间段上通电而与进气口喷射阀25相比喷射大量的燃料。在缸内喷射阀37中，关于少量燃料的喷射的喷射量精度受以下结构显著影响。
图2中说明了缸内喷射阀37的剖面结构。在下文的描述中，喷射燃料的图中的下侧将被称为缸内喷射阀37的末端侧。如图2所示，电磁螺线管51被构建到缸内喷射阀37的外壳50中。电磁螺线管51设有固定芯52、电磁线圈53和可动芯54。固定芯52被固定到外壳50。电磁线圈53设置在固定芯52周围。可动芯54在末端侧被设置成与固定芯52相邻。在外壳50中，可动芯54被安装成能够在图的竖直方向上移位。阀体55与可动芯54一体形成且被连接到可动芯54以能够移位。弹簧56也设置在外壳50中，并且弹簧56将可动芯54向末端侧偏压。
喷嘴体57被附接到外壳50的末端侧部分，以围绕阀体55的末端部分。缝状喷射孔58形成在喷嘴体57的末端处，使得喷嘴体57的内部和外部相互连通。从高压燃料管26发送的燃料被引入到其中的燃料室59形成在外壳50中。
在缸内喷射阀37中，阀体55与可动芯54一起由弹簧56向末端侧偏压。在未执行电磁螺线管51的通电的状态下，阀体55移位到阀体55由于弹簧56的偏压力而坐置于喷嘴体57上的位置(下文称为完全关闭位置)，接着阀体55关闭喷射孔58。
一旦开始电磁螺线管51的通电，电磁吸力便在固定芯52与可动芯54之间产生，并且阀体55与可动芯54一起移位到较接近固定芯52的一侧。一旦阀体55的末端因此离开喷嘴体57，喷射孔58就打开且燃料室59中的燃料被喷射到外部。阀体55能够移位到相对于阀体55的末端与喷嘴体57分开的一侧可动芯54邻接固定芯52的位置(下文称为完全打开位置)。
一旦电磁螺线管51的通电停止，阀体55就朝向完全关闭位置移位。接着，一旦阀体55达到完全关闭位置，喷射孔58就关闭且燃料喷射停止。在下文的描述中，阀体55的末端离开喷嘴体57的量将被称为缸内喷射阀37的喷嘴升程量。
图3中说明了缸内喷射阀37的喷射量和喷射量的变化与关于电磁螺线管51的通电时间的关系。图3中的“T0”表示阀体55开始从喷嘴体57离开(提升)所需的通电时间(升程开始通电时间)。图3中的“Tpmax”表示阀体55达到完全打开位置所需的通电时间(P/L最大通电时间)。
在“T0到Tpmax”的部分中，喷嘴升程量在通电期间改变，从而关于通电时间的缸内喷射阀37的喷射量的改变速率变得相对高。在“Tpmax”之后的部分中，喷嘴升程量保持在完全打开时的量，从而关于通电时间的缸内喷射阀37的喷射量的改变速率低于“T0到Tpmax”的部分。在下文的描述中，阀体55尚未达到完全打开的“T0到Tpmax”的部分将被称为部分升程(P/L)部分，而阀体55达到完全打开的“Tpmax”之后的部分将被称为完全升程(F/L)部分。
直到阀体55的提升在通电开始之后开始为止的时间长度(升程开始通电时间TO)存在一定程度的变化，并且该变化导致P/L部分中的喷射量的变化。另外，升程开始通电时间TO的变化对喷射量变化的影响随着喷射量增大变得相对较小，从而P/L部分中的喷射量的变化随着通电时间增加而减小。
一旦可动芯54邻接固定芯52时，阀体55达到完全打开位置，便由于对可动芯54与固定芯52之间的碰撞的反作用力而发生阀体55的弹跳运动。接着，弹跳运动所导致的喷嘴升程量的最小变化导致喷射量变化增大。阀体55在完全打开时的弹跳运动对喷射量变化的影响随着喷射量增大而变得相对较小。因此，缸内喷射阀37的喷射量的变化在通电时间进入F/L部分之后立即暂时增大，接着响应于通电时间的增加而减小。因此，当在通电时间被设定为至少长于P/L最大通电时间Tpmax的预正时间(F/L最小通电时间Tfmin)的情况下执行燃料喷射时，喷射量变化能够被保持在允许值或低于允许值。
如上所述，在通电时间进入F/L部分之前不久的通电时间期间，即使在P/L部分中，喷射量变化也相对小。因此，即使在通电时间被设定在不到P/L最大通电时间Tpmax但等于或长于预正时间(P/L最小通电时间Tpmin)的范围内时，喷射量变化也能够被保持在允许值或低于允许值。在该实施例中，通过在通电时间被设定在该范围中的情况下执行阀体55尚未达到完全打开的燃料喷射，其为所谓的部分升程喷射，而以高级别的喷射量精度来执行缸内喷射阀37的少量燃料的喷射。与部分升程喷射相反，阀体55达到完全打开的燃料喷射将被称为完全升程喷射。
进气口喷射阀25具有类似的结构特性。然而，无一例外的是，因为即使在进气口喷射量Qi是控制范围的下限值时，进气口喷射阀25的通电时间也长于进气口喷射阀25的F/L最小通电时间Tfmin，所以通过阀体达到完全打开的完全升程喷射来执行进气口喷射阀25的燃料喷射。
下文中，将描述催化剂快速暖机期间的旋转稳定控制。在该实施例中，针对催化装置19的快速暖机，在发动机10的冷启动期间按以下方式执行燃料喷射控制。换句话说，在发动机10的冷启动期间，通过执行多级喷射(其中在一个燃烧循环中，从缸内喷射阀37喷射燃料多次)来喷射等同于要求喷射量Qt的燃料，其中多级喷射由以下各者组成：通过缸内喷射阀37的完全升程喷射在进气行程期间进行的燃料喷射；以及通过缸内喷射阀37的部分升程喷射在压缩行程期间进行的燃料喷射。在该实施例中，在上文所述的发动机10的冷启动时在催化剂快速暖机期间执行用于稳定发动机转速NE的旋转稳定控制。
图4中说明了根据催化剂快速暖机期间的旋转稳定控制的电子控制单元40的处理程序。在催化装置19的暖机时段期间，由电子控制单元40以预定控制循环重复执行图4所示的程序的处理。在该实施例中，电子控制单元40根据发动机10的冷却水温度、发动机10的启动之后的燃料喷射量的积分值等来估计催化装置19的催化床温度。电子控制单元40以直到估计的催化床温度在发动机10启动之后达到预定暖机确定值为止的时段执行该控制，该时段被称为催化装置19的暖机时段。
在开始图4中所示的程序的处理之后，首先在步骤S100中，基于发动机转速NE和发动机载荷因数KL，来计算要求喷射量Qt。此时，要求喷射量Qt的值被计算使得气缸16中燃烧的空气燃料混合物的空燃比变为预定目标空燃比。
接着，在步骤S101中，基于发动机转速NE和高压侧燃料压力Pm来计算P/L喷射量Qp，其中P/L喷射量Qp是关于上述多级喷射在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射的喷射量。接着，在步骤S102中，通过从要求喷射量Qt减去P/L喷射量Qp来计算F/L喷射量Qf，其中F/L喷射量Qf是关于上述多级喷射在进气行程期间通过完全升程喷射进行的燃料喷射的喷射量。
接着，在步骤S103中，确定预先设定的关于目标怠速转速NT的发动机转速NE的减幅ΔNE(＝NT-NE)是否等于或大于预定第一确定值α。目标怠速转速NT与在怠速运行时的发动机转速NE的允许下限值NEmin之间的差(＝NT-NEmin)被设定为第一确定值α的值。
当减幅ΔNE不到第一确定值α(S103：否)时，处理进行到步骤S104。接着，在步骤S104中执行空气量反馈。空气量反馈基于发动机转速NE的减幅ΔNE以及通过对节气门14的开度进行反馈调整来执行，使得发动机10的吸入空气量GA针对减幅ΔNE而增大或减小以接近“0”。换句话说，当减幅ΔNE是负值时，即，当发动机转速NE超过目标怠速转速NT时，节气门14的开度逐渐减小使得吸入空气量GA减小。当减幅ΔNE是正值时，即，当发动机转速NE不到目标怠速转速NT时，节气门14的开度逐渐增大使得吸入空气量GA增大。针对空气量反馈，预定最大怠速空气量GAmax被设定为吸入空气量GA的上限值。换句话说，一旦吸入空气量GA达到最大怠速空气量GAmax，空气量反馈期间的吸入空气量GA的增大就受到限制。
在步骤S105中，确定发动机转速NE的变化量ω是否超过预定允许值γ。在该实施例中，发动机转速NE的变化量ω按以下方式获得。换句话说，电子控制单元40测量恒定循环下等同于预定曲柄角的曲柄轴旋转所需的时间。电子控制单元40获得当前测量的时间与先前测量的时间的逐渐改变值之间的差作为发动机转速NE的变化量ω。
当变化量ω等于或小于允许值γ(S105：否)时，终止该程序的当前处理。相反，当变化量ω超过允许值γ(S105：是)时，处理前进到步骤S108，接着在S108中执行用于将富化空燃比的增大要求喷射量Qt的校正之后，终止该程序的当前处理。稍后将详细描述此时与用于增大要求喷射量Qt的校正相关的处理的细节。
当减幅ΔNE等于或大于第一确定值α(S103：是)时，处理前进到步骤S106且在步骤S106中执行点火正时反馈。在点火正时反馈期间，对火花塞S的点火正时进行反馈调整，使得发动机转速NE的减幅ΔNE不到第一确定值α。具体来说，在发动机转速NE的减幅ΔNE等于或大于第一确定值α的状况下，将点火正时逐渐提前。
接着，在步骤S107中，确定发动机转速NE的减幅ΔNE是否等于或大于预定第二确定值β。超过第一确定值α的值被设定为第二确定值β。当减幅ΔNE不到第二确定值β(S107：否)时，处理前进到上文所述的步骤S105。在该情形中，当在步骤S105中确定发动机转速NE的变化量ω等于或小于允许值γ时，终止当前处理，并且当确定变化量ω超过允许值γ时，在步骤S108中执行要求喷射量Qt的富化量增大。
当减幅ΔNE等于或大于第二确定值β(S107：是)时，处理前进到步骤S108。换句话说，在该情形中，不论发动机转速NE的变化量ω的量值如何，都执行要求喷射量Qt的富化量增大。
按以下方式执行该程序的步骤S108中用于增大要求喷射量Qt的校正，该校正将富化空燃比。在下文的描述中，不执行用于增大要求喷射量Qt的校正的时间将被称为基本时间，并且执行用于增大要求喷射量Qt的校正的时间将被称为富化量增大的时间。
换句话说，在富化量增大时，F/L喷射量Qf的值被更新为通过将步骤S102中计算出的值乘以预定增量系数Kr而获得的值。P/L喷射量Qp被保持在步骤S101中所计算的值。因此，即使在富化量增大时，通过完全升程喷射在进气行程期间进行的燃料喷射以及通过部分升程喷射在压缩行程期间进行的燃料喷射(喷射开始正时)也被维持在与基本时间中相同的正时。
如图5所示，仅通过在针对催化剂快速暖机而执行的多级喷射中增大在进气行程期间通过完全升程喷射(F/L喷射)进行的燃料喷射的喷射量(F/L喷射量Qf)来执行用于在富化量增大时增大要求喷射量Qt的校正。因此，在富化量增大时，在通过部分升程喷射(P/L喷射)进行的燃料喷射的喷射量(P/L喷射量Qp)和喷射正时不相对于基本时间改变的情况下，由于富化量增大，多级喷射的喷射量的总和以增量校正量增大。
下文中，将描述上文所述的根据该实施例的发动机控制装置的效果。在发动机10冷启动时，气缸壁表面具有低温，且气缸壁表面具有增大的燃料粘附量，从而在空燃比变得较稀的情况下，通过火花塞S来对空气燃料混合物点火可变得困难。因此，燃烧状态恶化，废气的温度降低，并且在一些情形中，催化装置19的暖机被延迟。在根据该实施例的发动机控制装置中，抑制了燃烧状态的恶化，并且通过在发动机10的冷启动时执行多级喷射而促进了催化装置19的暖机，其中多级喷射由以下各者组成：在进气行程期间通过完全升程喷射进行的燃料喷射；以及在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射。
如图6所示，通过以被设定成使得所喷射的燃料的喷雾A在压缩行程中被置于在气缸16中形成的缸内气流F上且收集在火花塞S附近的燃料喷射的喷射量和喷射正时执行此时在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射。一旦执行了该部分升程喷射，虽然空气燃料混合物的空燃比整体在气缸16中较稀，但发生燃料粘附的增加且足够厚的空气燃料混合物存在于火花塞S附近的部分处。因此，能够适当地执行空气燃料混合物的点火，并且抑制了燃烧状态的恶化，从而抑制了废气温度的下降并促进了催化装置19的暖机。
在根据该实施例的发动机控制装置中，在催化剂快速暖机时执行用于将发动机转速NE保持在目标怠速转速NT的旋转稳定控制。在旋转稳定控制期间，在根据关于目标怠速转速NT的发动机转速NE的减幅ΔNE以及发动机转速的变化量ω来适当地使用空气量反馈、点火正时反馈以及要求喷射量Qt的富化校正时，发动机转速NE被调整为保持在目标怠速转速NT。
具体来说，在减幅ΔNE不到第一确定值α且变化量ω等于或小于允许值γ的情况下，在发动机转速NE相对稳定的情形中，单独通过空气量反馈来调整发动机转速NE。当此时的发动机转速NE不到目标怠速转速NT时，通过空气量反馈来增大吸入空气量GA，并且与吸入空气量GA的增大一起增大要求喷射量Qt。因此，由发动机10产生的转矩增大且发动机转速NE上升。当发动机转速NE超过目标怠速转速NT时，通过空气量反馈来减小吸入空气量GA，并且与吸入空气量GA的减小一起减小要求喷射量Qt。因此，由发动机10产生的转矩减小且发动机转速NE降低。
在发动机转速NE显著减小的情形中，吸入空气量GA达到最大怠速空气量GAmax且通过空气量反馈进行的发动机转速NE的进一步增大在一些情形中变得不可能。在该情形中，发动机失速可单独通过空气量反馈而导致，这由于进气输送延迟而需要一定时间段在发动机转速NE中反映反馈结果。就此而言，在减幅ΔNE等于或大于第一确定值α的情形中，通过执行点火正时反馈来调整发动机转速NE。
在大量燃料粘附到气缸壁表面的情形中，并且即使执行了上述所述包括压缩行程期间的部分升程喷射的多级喷射，也可能不适当地执行点火并且发生失火。即使不发生失火，点火之后的火焰传播也可能减慢且燃烧可能减慢。当间隙性地发生燃烧状态的该恶化时，发动机转速NE的变化量ω增大。就此而言，在该实施例中，在发动机转速NE的减幅ΔNE不到第二确定值β的状况下，在变化量ω超过允许值γ时，执行要求喷射量Qt的富化量增大。一旦执行了富化量增大，要求喷射量Qt便以大于使空燃比成为目标空燃比所需的量增大，并且空燃比变浓。因此，能够抑制因稀薄空燃比所致的燃烧状态的恶化。
在发动机转速NE已显著减小到减幅ΔNE变得等于或大于第二确定值β的点的情形中，燃烧状态的恶化已成为常态，并且不管是否存在燃烧状态的恶化，变化量ω的值都不可能增大。就此而言，在减幅ΔNE等于或大于第二确定值β的情形中，不论变化量ω的量值如何，都执行用于增大要求喷射量Qt以富化空燃比的校正。
在该实施例中，当执行多级喷射时，执行用于增大要求喷射量Qt的校正，其中多级喷射由以下各者组成：在进气行程期间通过完全升程喷射进行的燃料喷射；以及在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射。下文将描述此时在增量校正期间增大F/L喷射量Qf与P/L喷射量Qp两者的情形。
如上所述，缸内喷射阀37的喷射量由通电时间控制，并且缸内喷射阀37的通电时间随着喷射量增大而增大。在部分升程部分中，阀体55的升程量根据通电时间而增大，并且燃料喷射压力与升程量的增大一起增大。因此，当P/L喷射量Qp增大时，所喷射的燃料的穿透力增大。
如图7所示，当在压缩行程期间通过部分升程喷射来喷射的燃料的穿透力增大时，喷雾A的可及范围延伸。接着，喷雾A脱离缸内气流F。因此，在压缩行程期间通过部分升程喷射喷射的燃料变得难以收集在火花塞S附近，并且变得难以改进燃烧状态。此时，在该实施例中，即使在要求喷射量Qt中的富化量增大时，在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射的喷射量(P/L喷射量Qp)和喷射正时也不相对于基本时间改变，从而维持了通过部分升程喷射实现的燃烧改进的效果。
可通过根据上文所述的该实施例的发动机控制装置来实现以下效果。
(1)在用于增大要求喷射量Qt以富化空燃比的校正时，在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射的喷射量(P/L喷射量Qp)和喷射正时不改变的情况下，完全升程喷射和部分升程喷射的喷射量的总以增量校正量增大。因此，即使在用于增大要求喷射量Qt的校正时，也能够维持在压缩行程期间通过部分升程喷射实现的燃烧改进的效果。
(2)能够在维持通过部分升程喷射实现的燃烧改进的效果的情况下富化空燃比。因此，能够通过部分升程喷射与空燃比的富化两者来更有效地抑制燃烧状态的恶化。
(3)当发动机转速NE减小到关于目标怠速转速NT的减幅ΔNE变得等于或大于第一确定值α的点时，执行点火正时反馈。因此，可更迅速且可靠地使发动机转速NE恢复到目标怠速转速NT。在一些状况下，点火正时的改变导致废气性质恶化。因此，在发动机转速NE具有小减幅的情形中，能够通过不执行点火正时反馈来抑制废气性质的恶化。
(4)当燃烧状态恶化且发动机转速NE的变化量ω超过允许值γ时，通过使要求喷射量Qt经受增量校正来富化空燃比。因此，能够抑制燃烧状态的恶化，并且能够稳定发动机转速NE。
(5)当发动机转速NE减小到关于目标怠速转速NT的减幅ΔNE变得等于或大于第二确定值β的点时，不论变化量ω的量值如何，通过使要求喷射量Qt经受增量校正来富化空燃比。因此，即使在燃烧状态的恶化已成为常态的状况下，也可靠地执行用于增大要求喷射量Qt以富化空燃比的校正。
下文中，将参照包括图8在内的附图详细描述发动机控制装置的第二实施例。在该实施例中，相同附图标记将用于指代与第一实施例和第二实施例共有的构造且其详细描述将被省略。
在该实施例中，如图8所示，在富化量增大时，关于基本时间增大部分升程喷射(P/L喷射)的次数。换句话说，在该实施例中，多级喷射的喷射量的总和通过除来自基本时间的多级喷射中所包括的通过部分升程喷射进行的燃料喷射外添加通过部分升程喷射进行的额外燃料喷射以增量校正量增大。在下文的描述中，来自基本时间的多级喷射中所包括的通过部分升程喷射进行的燃料喷射将被称为通过基本当量部分升程喷射进行的燃料喷射。
在该实施例中，在执行通过基本当量部分升程喷射进行的燃料喷射之后，在压缩行程期间在某一正时执行通过额外部分升程喷射进行的燃料喷射。按以下方式设定此时的各部分升程喷射的喷射量。首先，将要求喷射量Qt的值更新为通过将基于发动机转速NE和发动机载荷因数KL计算的值与增量系数Kr相乘而获得的值。接着，计算基本当量部分升程喷射与额外部分升程喷射的喷射量两者。本文中，额外部分升程喷射的喷射量等于基本当量部分升程喷射的喷射量。接着，通过从更新的要求喷射量Qt减去两个部分升程喷射的喷射量的总和获得的值被设定为F/L喷射量Qf的值。
即使在根据该实施例的发动机控制装置中，在用于增大要求喷射量Qt以富化空燃比的校正时，在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射的喷射量和喷射正时不改变的情况下，多级喷射的喷射量的总和也能够以增量校正量增大。因此，根据该实施例的发动机控制装置能够实现与根据第一实施例的发动机控制装置所实现的效果类似的效果。
下文中，将参照包括图9在内的附图详细描述发动机控制装置的第三实施例。在该实施例中，相同附图标记将用于指代与第一实施例、第二实施例和第三实施例共有的构造且其详细描述将被省略。
在上述实施例中的每一个实施例中，通过多级喷射来执行在发动机10中的催化剂快速暖机时的燃料喷射，其中多级喷射由以下各者组成：通过由缸内喷射阀37在进气行程期间执行的完全升程喷射进行的燃料喷射；以及通过由缸内喷射阀37在压缩行程期间执行的部分升程喷射进行的燃料喷射。在该实施例中，通过多级喷射来执行在发动机10中的催化剂快速暖机时的燃料喷射，其中多级喷射由以下各者组成：由进气口喷射阀25执行的在进气行程期间的燃料喷射(进气口喷射)；以及由缸内喷射阀37执行的在压缩行程期间的燃料喷射。此时的进气口喷射由进气口喷射阀25通过完全升程喷射来执行。
在该实施例中，如同在上述实施例中一样执行旋转稳定控制。然而，按以下方式执行根据该实施例的用于空燃比的富化的要求喷射量Qt的增大。
如图9中所说明，在该实施例中，在富化量增大时，进气口喷射的喷射量(进气口喷射量Qi)关于基本时间以用于增大要求喷射量Qt以富化空燃比的校正量增大。即使在富化量增大时，通过部分升程喷射进行的燃料喷射(P/L喷射)的喷射量和喷射正时也被保持在与在基本时间中相同的量和正时。因此，即使在该实施例中，在富化量增大时，在压缩行程期间通过部分升程喷射进行的燃料喷射的喷射量和喷射正时相对于基本时间不改变的情况下，多级喷射的喷射量的总和也以增量校正量增大。因此，根据该实施例的发动机控制装置可实现与根据第一实施例的发动机控制装置所实现的效果类似的效果。
在该实施例中，按照与根据第一实施例的多级喷射中的F/L喷射量Qf的计算相同的方式来执行在催化剂快速暖机时的多级喷射中的进气口喷射量Qi的计算。换句话说，在要求喷射量Qt和P/L喷射量Qp的计算之后，通过从要求喷射量Qt减去P/L喷射量Qp来计算基本时间中的进气口喷射量Qi。在富化量增大时，通过将上述计算的值与增量系数Kr相乘来计算进气口喷射量Qi。
上文所述的实施例可在如下修改之后投入实践。可如下执行在富化量增大时的根据第一实施例的F/L喷射量Qf的计算以及根据第三实施例的进气口喷射量Qi的计算。首先，根据发动机转速NE和发动机载荷因数KL计算要求喷射量Qt，接着将要求喷射量Qt的值更新为通过将所计算的值与增量系数Kr相乘而获得的值。接着，在P/L喷射量Qp的计算之后，通过从要求喷射量Qt的更新的值减去P/L喷射量Qp而获得的值被设定为F/L喷射量Qf或进气口喷射量Qi的值。即使在该情形中，也能够在部分升程喷射的喷射量和喷射正时不相对于基本时间改变的情况下，在富化量增大时增大多级喷射的喷射量的总和。
可在除上文所述的正时之外的任何正时执行根据第二实施例的额外部分升程喷射，只要其它喷射在该正时不受抑制即可。举例来说，可在执行一开始通过多级喷射中所包括的部分升程喷射进行的燃料喷射之前，在压缩行程期间在某一正时执行根据第二实施例的额外部分升程喷射，或可在吸气行程期间执行额外部分升程喷射。
在第二实施例中，额外部分升程喷射的喷射量等于基本当量部分升程喷射的喷射量。然而，额外部分升程喷射的喷射量可不同于基本当量部分升程喷射的喷射量。在第二实施例中，通过部分升程喷射进行的燃料喷射的次数从基本时间中的一次增大到富化量增大时的两次。在单独通过燃料喷射的次数的增大未满足以增量校正量进行的要求量增大的状况下，在富化量增大时通过部分升程喷射进行的燃料喷射的次数可增大到至少三次。
在上文所述的实施例中，在催化剂快速暖机时在多级喷射中通过缸内喷射阀37或进气口喷射阀25的完全升程喷射进行的燃料喷射仅被执行一次。然而，可对多个分开的场合执行通过完全升程喷射进行的燃料喷射。
在上文所述的实施例中的每一个中，通过包括通过部分升程喷射进行的燃料喷射的多级喷射，在催化剂快速暖机时执行等同于要求喷射量Qt的燃料喷射。接着，当确认燃烧状态的恶化时执行用于增大要求喷射量Qt的校正。然而，即使在未确认燃烧状态的恶化时，也可以执行用于增大要求喷射量Qt的校正，其实例包括用于保护催化剂以免过热的根据催化剂的温度的增量校正、用于在加速等期间增大发动机输出的增量校正、用于促进发动机10的暖机的根据冷却水温度的增量校正以及根据点火正时的延迟的增量校正。即使在该情形中，不管是否进行增量校正，都可维持通过部分升程喷射实现的燃烧改进的效果，只要在通过部分升程喷射进行的燃料喷射的喷射量和喷射正时未改变的情况下，多级喷射的喷射量以增量校正量增大。
在上文所述的实施例中的每一个中，执行包括通过部分升程喷射进行的燃料喷射的多级喷射，使得在催化剂快速暖机期间改进了燃烧状态。可预想到出于不同目的而执行包括通过部分升程喷射进行的燃料喷射的多级喷射。即使在该情形中，也在需要精确喷射控制的情形下使用通过部分升程喷射实现的少量燃料的喷射，并且喷射量和喷射正时的略微改变在该情形下显著影响发动机中的燃烧和废气特性。因此，即使在该情形中，当在执行包括通过部分升程喷射进行的燃料喷射的多级喷射时使要求喷射量Qt经受增量校正时，在通过部分升程喷射进行的燃料喷射的喷射量和喷射正时未改变的情况下，多级喷射的喷射量的总和也可以以增量校正量增大。在该情形中，即使在增量校正时，也能够维持部分升程喷射的效果。

Claims (5)

1.一种用于发动机的控制装置，所述发动机包括燃料喷射阀并且所述燃料喷射阀具有阀体，所述控制装置包括：
电子控制单元，所述电子控制单元被构造成：
根据所述发动机的运行状态来计算要求喷射量；
控制所述燃料喷射阀，使得以所述要求喷射量喷射燃料；并且
当通过多级喷射以所述要求喷射量喷射所述燃料并且所述要求喷射量经受增量校正时，在部分升程喷射的喷射量和喷射正时被维持与基本时间中的相同的情况下，由于所述增量校正使所述多级喷射的喷射量的总和以喷射量增大量增大，所述多级喷射包括所述部分升程喷射，并且所述部分升程喷射是在所述阀体达到完全打开位置之前终止的燃料喷射，所述基本时间是不执行用于增大所述要求喷射量的校正的时间，
其中，所述电子控制单元被构造成在所述发动机冷启动期间在怠速运行期间执行所述多级喷射，并且
所述多级喷射包括通过完全升程喷射在进气行程期间进行的燃料喷射以及通过所述部分升程喷射在压缩行程期间进行的燃料喷射，所述完全升程喷射是在所述阀体已经达到所述完全打开位置之后终止的喷射。
2.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元被构造成增大所述多级喷射中除所述部分升程喷射之外的燃料喷射的喷射量，使得由于所述增量校正使所述多级喷射的所述喷射量的所述总和以所述喷射量增大量增大。
3.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元被构造成相对于所述基本时间增大所述多级喷射中的所述部分升程喷射的次数，使得由于所述增量校正使所述多级喷射的所述喷射量的所述总和以所述喷射量增大量增大。
4.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元被构造成当确认所述发动机的燃烧状态的恶化时对所述要求喷射量执行所述增量校正。
5.一种用于发动机的控制方法，所述发动机包括燃料喷射阀并且所述燃料喷射阀具有阀体，所述控制方法的特征在于包括：
根据所述发动机的运行状态来计算要求喷射量；
控制所述燃料喷射阀，使得以所述要求喷射量喷射燃料；以及
当通过多级喷射以所述要求喷射量喷射所述燃料并且所述要求喷射量经受增量校正时，在部分升程喷射的喷射量和喷射正时被维持与基本时间中的相同的情况下，由于所述增量校正使所述多级喷射的喷射量的总和以喷射量增大量增大，所述多级喷射包括所述部分升程喷射，并且所述部分升程喷射是在所述阀体达到完全打开位置之前终止的燃料喷射，所述基本时间是不执行用于增大所述要求喷射量的校正的时间，
其中，在所述发动机冷启动期间在怠速运行期间执行所述多级喷射，并且
所述多级喷射包括通过完全升程喷射在进气行程期间进行的燃料喷射以及通过所述部分升程喷射在压缩行程期间进行的燃料喷射，所述完全升程喷射是在所述阀体已经达到所述完全打开位置之后终止的喷射。
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