CN1247884C - 内燃机的燃料喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

可获得一种能够可靠地防止在发动机停止中的燃料从喷嘴泄漏的内燃机的燃料喷射控制装置。具有检测运转状态的各种传感器(5)、(6)、(14)、(15)、供给燃料箱(23)内的燃料的燃料泵(24)及燃料配管(22)、喷射燃料的喷嘴(8)、检测内燃机(1)的停止状态的发动机停止检测装置(17)、推定燃料温度的燃料温度推定装置(17)、降低燃料压力的燃料压力降低装置(17)，燃料压力降低装置在内燃机停止后根据燃料温度推定装置的燃料温度推定值，降低燃料配管(22)内的燃料压力。

Description

内燃机的燃料喷射控制装置
(一)技术领域
本发明涉及一种不会导致成本提高、防止发动机停止中燃料从喷嘴泄露的内燃机的燃料喷射控制装置。
(二)背景技术
一般地，在汽车用发动机中，来自燃料箱的燃料通过燃料泵及燃料配管向发动机(内燃机)供给，通过喷嘴向发动机喷射燃料。
此时，在发动机起动时，为了提高高温再起动性，需要防止燃料配管内的燃料中产生蒸汽。
因此，在以往内燃机的燃料喷射控制装置中，采用的结构是，在燃料泵的排出侧设置单向阀，以在发动机停下时燃料配管内的燃料剩余压力也不降低，以保持高的燃料压力。
但是，在发动机停止中，如果燃料配管内的燃料压力继续保持高压，有燃料从喷嘴向进气管内泄漏的可能。
图5为发动机停止中的燃料压力[MPa]随时间[min]变化的说明图，(a)为示出上述以往装置的燃料压力变化。
例如，如图5(a)所示，在发动机停止后，保持高压的燃料压力在约60分钟内降低到大气压相当值(＝0.1[MPa])，但其间的汽油泄漏量也达到每根燃料配管大约为20×10-3cm3。
这种燃料泄漏在下次的发动机起动时，成为排出气体中的未燃烧HC(有毒气体)增加的原因。
图6为发动机起动时、THC浓度(HC为移出量)[ppm]随时间[sec]变化的说明图，(a)示出上述以往装置的THC浓度变化。
例如，如图6(a)所示可知，起动时的HC排出量在1秒左右的时间内非常多。
此外，由于不能控制从喷嘴的燃料泄漏量，成为在发动机起动时排出气体成分波动的主要原因。
再者，泄漏于进气管内的燃料也使来自汽车的燃料蒸发气体增加。
上述以往装置的排出气体状态，对于近年来越来越严格的排出气体限制，已达到不能允许的程度。
因此，为了解决上述问题，提出了各种改良了的内燃机的燃料喷射控制装置。
例如日本特开平6-108943号公报所记载的以往装置在发动机停止中，打开燃料箱的回流阀，通过降低燃料配管内的燃料压力，防止燃料从喷嘴泄漏。
此外，日本特开平9-42109号公报所记载的以往装置为，检测出燃料温度及燃料压力，通过控制回流阀达到根据燃料温度的目标燃料压力，实现防止燃料从喷嘴泄漏和提高高温再起动性的双重效果。
在此，前者的以往装置(特开平6-108943号公报)在发动机起动时(点火开关接通时)，在关闭回流阀的时刻，从燃料箱将燃料送出至燃料配管中。
因此，在回流阀出现故障的场合，有可能在发动机起动时不能送出燃料，并且在燃料温度处于高温的场合，由于燃料返回，也有可能使高温再起动性恶化。
此外，在后者的以往装置(特开平9-42109号公报)的场合，由于需要附加燃料温度传感器或燃料压力传感器，具有导致成本上升的问题。
以往的内燃机的燃料喷射控制装置如上所述，在特开平6-108943号公报记载的以往装置的场合，具有在回流阀故障时不能送出燃料，同时在燃料温度为高温的场合高温再起动性会恶化的问题。
此外，在特开平9-42109号公报所记载的以往装置的场合，由于需要燃料温度传感器或燃料压力传感器，具有导致成本上升的问题。
(三)发明内容
本发明的目的是解决上述的问题，提供一种通过推定燃料温度，控制回流阀，节约传感器以控制成本提高，同时可靠地防止发动机停止中的燃料从喷嘴泄漏的内燃机的燃料喷射控制装置。
本发明的技术方案1的内燃机的燃料喷射控制装置为，具有检测内燃机的运转状态的各种传感器、将燃料箱内的燃料供给内燃机用的燃料泵及燃料配管、向内燃机喷射燃料的喷嘴、检测内燃机的停止状态的发动机停止检测装置、降低燃料配管内的燃料压力的燃料压力降低装置，其特征为，还具有根据所述进气温度来推定所述燃料配管内的燃料温度的燃料温度推定装置，燃料压力降低装置在内燃机停止后根据来自燃料温度推定装置的燃料温度推定值，降低燃料配管内的燃料压力。
本发明的技术方案2的内燃机的燃料喷射控制装置为在方案1中，各种传感器包括检测内燃机的进气温度的进气温度传感器。
本发明的技术方案3的内燃机的燃料喷射控制装置为，在方案1或2中，燃料配管包括可调整燃料压力的回流阀，燃料压力降低装置将燃料温度推定值与给定值相比较，在燃料温度推定值比给定值高的场合，在经过给定的时间后将回流阀开放驱动。
本发明的技术方案4的内燃机的燃料喷射控制装置为，在方案3中，给定值设定为在内燃机的高温再起动时不产生问题范围的值。
本发明的技术方案5的内燃机的燃料喷射控制装置为，在方案1至4任一项中，具有起动内燃机用的起动器、控制起动器的驱动的起动器控制装置，起动器控制装置在燃料压力降低装置将燃料压力降低后的发动机起动时，在从燃料泵的驱动开始时刻开始经过给定的延时时间后驱动起动器。
此外，本发明的技术方案6的内燃机的燃料喷射控制装置为，在方案5中，延时时间设定为从内燃机的起动开始到燃料压力充分上升为止的时间。
(四)附图说明
图1为本发明的实施例1的概略示意的结构图。
图2为本发明的实施例1的燃料压力降低控制动作的流程图。
图3为本发明的实施例1的燃料温度推定值的计算图。
图4为由本发明的实施例1控制的回流阀的结构断面图。
图5为本发明的实施例1的燃料压力随时间变化的说明图。
图6为本发明的实施例1的HC排出量随时间变化的说明图。
图7为本发明的实施例2的起动器控制动作的流程图。
图8为本发明的实施例2的起动器控制动作的时间图表。
(五)具体实施方式
实施例1
以下参照附图对本发明的实施例1进行详细地说明。
图1为本发明的实施例1的概略示意的结构图。
在图1中，在发动机1上设有导入吸入空气用的进气管2、导出燃烧后的排出气体用的排气管3。
进气管2上，从上游侧设有空气过滤器4、进气温度传感器5、气流传感器6、节流阀7和喷嘴8。
进气温度传感器5检测出发动机1的进气温度，气流传感器6检测出与导入发动机1的进气量相对应的进气量信息。
节流阀7调节向发动机1的进气量，喷嘴8在发动机1的上游侧喷射燃料。
包含有控制发动机1的ECU(电子式控制装置)17及微型计算机，根据各种传感器的检测信息(发动机1的运转状态)，计算有关发动机1的燃烧控制的各种控制参数，根据控制参数输出驱动信号。
在发动机1的燃烧室与进气管2及排气管3的连通部中，分别设置有进气阀9及排气阀10。
在发动机1中，在各气缸中分别设置有点火线圈11及点火火花塞12。
点火线圈11在ECU17的控制下向点火火花塞12供给点火用的放电电压，各点火火花塞12在各气缸的燃烧室内产生放电火花。
在发动机1的燃烧室中，设置有在燃料燃烧时被驱动的活塞13，活塞13与曲轴相连接。
在发动机1的侧壁上，设置检测冷却水温的水温传感器14，在发动机1的曲轴上，设置有输出曲柄角信号的曲柄角传感器15。
曲柄角传感器15将与发动机1的回转信息相对应的脉冲信号作为曲柄角信号输出，如同周知的，也具有作为回转传感器的功能。此外，曲柄角信号的脉冲具有与多个发动机1气缸的各基准曲柄角相对应的界限，各基准曲柄角用于计算发动机1的控制时间。
在曲轴的近旁设置起动器16，起动器16在发动机1的起动时响应点火开关(图中未示出)的操作，与曲轴连接，在ECU17的控制下被驱动。
在进气管2上通过回路配管18、调压器19及连接橡胶配管22与燃料箱23连通。
喷嘴8上通过燃料泵、燃料过滤器21和燃料配管22与燃料箱23连通。
燃料配管22的一部分与调压器19相连通。
喷嘴8在ECU17的控制下被开闭驱动，通过燃料泵24及燃料配管22，将燃料泵24内的燃料向发动机1供给。
在燃料泵24的输出侧与燃料箱23之间，设置有在ECU17控制下驱动的回流阀25。
ECU17具有根据各种传感器信息检测出发动机1的停止状态的发动机停止检测装置、推定燃料配管22内的燃料温度的燃料温度推定装置、控制回流阀25来降低燃料配管22内的燃料压力的燃料压力降低装置、以及控制起动器16的起动器控制装置。
在ECU17中，燃料温度推定装置根据由进气管传感器5检测出的进气温度来推定燃料配管22内的燃料温度，燃料压力降低装置在发动机1停止后根据来自燃料温度推定装置的燃料温度推定值来降低燃料配管22内的燃料压力。
以下，参照附图2对本发明的实施例1的动作进行说明。
图2为ECU17的发动机停止后的燃料压力降低控制处理的流程图。
首先，ECU17判定点火开关(IG S/W)是否为OFF(发动机停止状态)(步骤S1)，如判定点火开关为ON(即NO)，直接返回，离开图2的处理程序。
另一方面，在步骤S1中，如判定点火开关为OFF(即YES)，从进气温度传感器5读入进气温度TA(步骤S2)，使用进气温度TA的函数f(TA)，算出燃料温度推定值TF(步骤S3)。
通常，由于燃料温度与发动机内温度相关(参照图3)，可以根据进气温度TA计算燃料温度推定值TF。
由此，可以不附加燃料温度传感器或燃料压力传感器而求出燃料温度推定值TF，以控制回流阀25。
接着，将燃料温度推定值TF与给定值TF0相比较，判定燃料温度推定值TF是否比给定值TF0高(步骤S4)。
此时，给定值TF0预先被记忆在ECU17内，如燃料温度推定值TF在给定值TF0以下，设定为对高温再起动不产生问题。
在步骤S4中，如果判定为TF＞TF0(即YES)，按给定的时间开放回流阀25(步骤S5)，燃料压力降低后，关闭ECU17的电源(步骤S6)，并结束图2的处理程序。
另一方面，在步骤S4中，如判定为TF≤TF0(即NO)，不进行步骤S5，直接将ECU17的电源关闭(步骤6)，结束图2的处理程序。
以下参照图3至图6对本发明的实施例1的具体作用效果进行说明。
图3为进气温度TA与燃料温度推定值TF关系的特性图，燃料温度推定值TF相对于进气温度TA大致为一次函数的关系。
图3的特性在ECU17内预先作为图表数据被记忆，在图2内的步骤S3中使用。由此，根据进气温度TA从根本意义上算出燃料温度推定值TF。
图4为回流阀25的结构剖面图。
在图4中，回流阀25具有设置于螺线管251内的弹簧252、设置于弹簧252前端，由螺线管251驱动的铁芯253、设置于铁芯253前端的针阀254。
弹簧252给针阀254向前端方向施力。
螺线管251在图2内的步骤S5中，根据来自ECU17的驱动信号导通。螺线管251在导通时，克服弹簧252的弹力将针阀254向开放方向驱动。
由于在螺线管251非通电时，由针阀254将通路关闭，燃料不会返回。
另一方面，在螺线管251通电时，克服弹簧252的弹性力与燃料压力之和，将铁芯253与阀254一同拉上。
因而，螺线管251导通时，如图4内的箭头所示，燃料从弹簧252的后端部向着针阀254的前端部，通过回流阀25返回燃料箱23中。
由此，燃料配管22的燃料压力降底。
图5为发动机停止时的燃料压力(MPA)随时间变化的说明图，图6为起动时THC浓度(HC排出量)(ppm)随时间变化的说明图。
图5及图6中，(a)为前述的以往装置的情况，(b)为本发明的实施例1的特性。
在图5中，如(b)所示，发动机停止时的燃料压力没有象以往装置(a)那样上升，有较大地降低。
此外，在图6中，如(b)所示，发动机起动时的HC排出量没有象以往装置(a)那样增加，有较大地降低。
这样，从进气温度TA算出燃料温度推定值TF，由于根据燃料温度推定值TF来控制回流阀25，不需要燃料温度传感器或燃料压力传感器等，在抑制成本提升的同时，能够可靠地防止发动机停止中的燃料从喷嘴8的泄漏。
因而，由于降低了发动机起动时的未燃HC，降低了起动时的排出气体的波动，能够防止燃料蒸发气体。
此外，由于从进气温度TA算出燃料温度TF，能够高精度地算出燃料温度推定值TF。
实施例2
在上述的实施例1中，未言及发动机起动时的起动器16的控制，但也可设定在起动器16驱动时与燃料压力上升量相当的延时时间。
以下参照图1以及图7和图8对起动时延时控制起动器16的本发明的实施例2进行说明。
如前所述，起动器16为可通过ECU17直接开/关(ON/OFF)控制的结构。
图7及图8为本发明的实施例2的发动机起动时起动器控制处理的程序方框图及时间图表。
在图8中，从点火开关开(ON)到起动器16开(ON)为止的给定的延时时间TD设定为到使燃料压力充分上升时刻为止的时间。
在图7中，首先，ECU17判定点火开关是否为开(ON)(发动机的起动状态)(步骤S11)，如判定为点火开关是关(OFF)(即NO)，直接返回，离开图7的处理程序。
另一方面，在步骤S11中，如判定点火开关为开(ON)(即YES)，读入进气温度TA(步骤S12)、使用进气温度TA的函数g(TA)算出延时时间TD(步骤S13)。
此时，如图8所示，在点火开关开(ON)的同时，燃料泵24被驱动，燃料压力开始上升。
接着，判定是否经过了延时时间(步骤S14)，在判定已经过延时时间TD的时刻(即，YES)，驱动起动器16(步骤S15)，结束图7的处理程序。
其结果，在经过延时时间TD(燃料压力充分上升)的时刻，开始起动器16的初次驱动。
即，由于发动机停止时燃料压力降低，在下次发动机起动时，在从燃料泵24的驱动开始经过给定的延时时间TD后，开始起动器16的驱动。
由此，能够在燃料压力充分上升到不发生蒸气压力为止的时刻，从喷嘴8起动喷射。
因而，能够防止起动喷射时的蒸气发生，可靠地起动发动机1。
如上所述，按照本发明的技术方案1，具有检测内燃机的运转状态的各种传感器、将燃料箱内的燃料供给内燃机用的燃料泵及燃料配管、向内燃机喷射燃料的喷嘴、检测内燃机的停止状态的发动机停止检测装置、降低燃料配管内的燃料压力的燃料压力降低装置，其特征为，还具有根据所述进气温度来推定所述燃料配管内的燃料温度的燃料温度推定装置，燃料压力降低装置在内燃机停止后根据来自燃料温度推定装置的燃料温度推定值，降低燃料管内的燃料压力，因此具有可得到能够可靠地防止在发动机停止中的燃料从喷嘴泄漏的内燃机的燃料喷射控制装置的效果。
此外，按照本发明的技术方案2，在技术方案1中，各种传感器包括检测内燃机的进气温度的进气温度传感器，因此具有可得到能够在节约传感器，抑制成本提高的同时，算出高精度的燃料温度推定值的内燃机的燃料喷射控制装置的效果。
此外，按照本发明的技术方案3，在技术方案1或2中，燃料配管包括可调整燃料压力的回流阀，燃料压力降低装置将燃料温度推定值与给定值相比较，在燃料温度推定值比给定值高的场合，在经过给定的时间后将回流阀开放驱动，因此具有可得到能够可靠地防止在发动机停止中的燃料从喷嘴泄漏的内燃机的燃料喷射控制装置的效果。
此外，按照本发明的技术方案4，在技术方案3中，给定值设定为在内燃机的高温再起动时不产生问题范围的值，因此具有可得到能够可靠地防止在发动机停止中的燃料从喷嘴泄漏的内燃机的燃料喷射控制装置的效果。
此外，根据本发明的技术方案5，在技术方案1至4任一项中，具有起动内燃机用的起动器、控制起动器的驱动的起动器控制装置，起动器控制装置在燃料压力降低装置将燃料压力降低后的发动机起动时，在从燃料泵的驱动开始时刻开始经过给定的延时时间后驱动起动器，因此具有可得到能够防止起动喷射时蒸气发生的内燃机的燃料喷射控制装置的效果。
此外，根据本发明的技术方案6，在技术方案5中，延时时间设定为从内燃机的起动开始到燃料压力充分上升为止的时间，因此具有可得到能够在起动喷射时可靠地起动发动机的内燃机的燃料喷射控制装置的效果。

Claims (10)

1、一种内燃机的燃料喷射控制装置，包括：检测内燃机的运转状态的各种传感器、将燃料箱内的燃料供给所述内燃机用的燃料泵及燃料配管、向所述内燃机喷射燃料的喷嘴、检测所述内燃机的停止状态的发动机停止检测装置、降低所述燃料配管内的燃料压力的燃料压力降低装置，其特征为，还具有根据进气温度来推定所述燃料配管内的燃料温度的燃料温度推定装置，所述燃料压力降低装置在所述内燃机停止后根据来自所述燃料温度推定装置的燃料温度推定值，降低所述燃料管内的燃料压力。
2、按照权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，所述各种传感器包括检测所述内燃机的进气温度的进气温度传感器。
3、按照权利要求1或2所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，所述燃料配管包括可调整所述燃料压力的回流阀，所述燃料压力降低装置将所述燃料温度推定值与给定值相比较，在所述燃料温度推定值比所述给定值高的场合，经过给定的时间后将所述回流阀开放驱动。
4、按照权利要求3所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，所述给定值设定为在所述内燃机的高温再起动时不产生问题范围的值。
5、按照权利要求1或2所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，具有起动所述内燃机用的起动器、控制所述起动器的驱动的起动器控制装置，所述起动器控制装置在所述燃料压力降低装置将所述燃料压力降低后的发动机起动时，在从所述燃料泵的驱动开始时刻开始经过给定的延时时间后驱动所述起动器。
6、按照权利要求3所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，具有起动所述内燃机用的起动器、控制所述起动器的驱动的起动器控制装置，所述起动器控制装置在所述燃料压力降低装置将所述燃料压力降低后的发动机起动时，在从所述燃料泵的驱动开始时刻开始经过给定的延时时间后驱动所述起动器。
7、按照权利要求4所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，具有起动所述内燃机用的起动器、控制所述起动器的驱动的起动器控制装置，所述起动器控制装置在所述燃料压力降低装置将所述燃料压力降低后的发动机起动时，在从所述燃料泵的驱动开始时刻开始经过给定的延时时间后驱动所述起动器。
8、按照权利要求5所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，所述延时时间设定为从所述内燃机的起动开始到所述燃料压力充分上升为止的时间。
9、按照权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，所述延时时间设定为从所述内燃机的起动开始到所述燃料压力充分上升为止的时间。
10、按照权利要求7所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征为，所述延时时间设定为从所述内燃机的起动开始到所述燃料压力充分上升为止的时间。
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