CN1303319C - 内燃机的燃油喷射装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的燃油喷射装置，其在节气门的上游侧与下游侧配置燃油喷射阀的结构中，即使在节气门的急闭时燃油也不附着、滞留于节气门，始终向燃烧室供给适量的燃油。包括基于包括节气门开度(θTH)和发动机转速(NE)的多个参数，确定上游侧和下游侧燃油喷射阀的各喷射量的机构(101、102、105)、检测节气门开度向关闭方向的变化率(ΔθTH)的机构(5)、在变化率(ΔθTH)大时，停止上游侧燃油喷射阀进行的燃油喷射的机构(104a)、以及在停止上游侧喷射阀的燃油喷射时，减少来自下游侧燃油喷射阀的喷射量的机构(104b)。

Description

内燃机的燃油喷射装置
技术领域
本发明涉及内燃机的燃油喷射装置，特别涉及夹着节气门分别在上游侧与下游侧配置燃油喷射阀的内燃机中的燃油喷射装置。
背景技术
如果把燃油喷射阀设在节气门的上游侧，则由于在喷射燃油气化之际从吸入空气中吸热所以体积效率提高。因而，与把燃油喷射阀设在节气门的下游侧的场合相比可以提高发动机的输出功率。另一方面，如果把燃油喷射阀设在上游侧，则由于其燃油喷射口与燃烧室的距离必然加长，所以与把燃油喷射阀设在节气门的下游侧的场合相比在燃油输送方面产生响应滞后。
为了提高发动机的输出功率，并且消除响应滞后，在例如特开平4-183949号公报、特开平10-196440号公报中，公开了夹着节气门分别在进气管的上游侧和下游侧设置燃油喷射阀的燃油喷射装置。
图10是设置有两个燃油喷射阀的历来的内燃机的主要部分的剖视图，夹着进气管51的节气门52在下游侧(发动机一侧)的侧部配置下游侧燃油喷射阀50a，在上游侧(空气净化器一侧)配置上游侧燃油喷射阀50b。进气管51的下端部连接于进气通路52，在达到该进气通路52的燃烧室的进气口53靠进气门54来开闭。
各燃油喷射阀的喷射量基于包括节气门开度或发动机转速在内的多个参数来确定，在节气门开度小的状态下喷射量受到限制。可是，在上述的现有技术中，上游侧燃油喷射阀50b的喷射口指向节气门，此外在上游侧燃油喷射阀50b中，因为从其燃油喷射口到燃烧室的距离变远故发生响应滞后。
因而，如果在节气门52急速关闭到全闭状态，或虽然未到全闭状态但是以很大的变化率向关闭方向关闭的情况下，则从上游侧燃油喷射阀50b所喷射的燃油附着并滞留于节气门52。
因而，如果接着节气门52打开，则此时不仅基于节气门开度而从各燃油喷射阀所喷射的燃油，就连滞留于节气门52的燃油也同时送入燃烧室，故存在着燃油相对于吸入空气量变得过多的可能性。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种内燃机的燃油喷射装置，其能在节气门的上游侧与下游侧分别配置燃油喷射阀的结构中，在节气门急闭时燃油也不附着并滞留于节气门，以便能始终向燃烧室供给适量的燃油。
为了实现上述目的，本发明的内燃机的燃油喷射装置具备进气管、上游侧燃油喷射阀、下游侧燃油喷射阀，在所述进气管中设有节气门，所述上游侧燃油喷射阀被设在上述节气门的上游侧，所述下游侧燃油喷射阀被设在上述节气门的下游侧，其特征在于：其具有基于包括发动机转速、节气门开度在内的多个参数确定总喷射量、基于上述发动机转速和上述节气门开度确定上游侧和下游侧的各燃油喷射量比率的机构；检测节气门开度的向关闭方向的变化率的机构；在前述变化率大于基准变化率时，使前述上游侧燃油喷射阀停止燃油喷射的机构；在停止前述上游侧燃油喷射阀的燃油喷射时，减少前述下游侧燃油喷射阀的燃油喷射量的机构。
根据上述特征，如果节气门急闭，则来自上游侧喷射阀的燃油喷射立即停止，所以向节气门的燃油附着和滞留可以抑制到最小限度，如果响应于节气门的急闭而来自上游侧喷射阀的燃油喷射停止，则来自下游侧喷射阀的喷射量减少，所以即使少量附着和滞留于节气门的燃油，在滞留后在节气门再次打开之际向燃烧室供给，也可以把燃油的供给量维持于合适值。
附图说明
图1是作为本发明的一个实施例的燃油喷射装置的总体构成图。
图2是燃油喷射控制部10的功能框图。
图3是表示喷射量比例表之一例的图。
图4是表示燃油喷射的控制顺序的流程图。
图5是“上游侧喷射停止判断处理”的流程图。
图6是“下游侧贫油化处理”的流程图。
图7是“下游侧贫油化处理”的时间分配图。
图8是表示贫油化修正系数(Klean)表之一例的图。
图9是表示贫油化持续时间(Nlean)表之一例的图。
图10是两个燃油喷射阀所配置的历来的内燃机的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图就本发明的最佳实施例详细地进行说明。图1是作为本发明的一个实施例的燃油喷射装置的总体构成图，在发动机20的燃烧室21中，设置进气口22和排气口23，各气口22、23中分别设置进气阀24和排气阀25，并且设有火花塞26。
在通过进气口22的进气通路27上，设有根据其开度θTH来调节吸入空气量的节气门28，和检测前述开度θTH的节气门传感器5和检测进气负压PB的负压传感器6。在进气通路27的终端设有空气净化器29。在空气净化器29内设有空气滤清器30，外界空气通过该空气滤清器30进入进气通路。
在进气通路27上，在节气门28的下游侧配置下游侧喷射阀8b，在节气门28上游侧的空气净化器29上，指向前述进气通路27地配置上游侧喷射阀8a，并且设有检测进气(大气)温度TA的进气温度传感器2。
在经由连杆32连接于发动机20的活塞31的曲轴33上，与之对峙地配置着基于曲轴的旋转角度来检测发动机转速NE的发动机转速传感器4。进而，在连接于曲轴33而旋转的齿轮等旋转体34上，与之对峙地配置着检测车速V的车速传感器7。在发动机20周围所形成的水套上，设有检测代表发动机温度的冷却水温度TW的水温传感器3。
ECU(发动机控制装置)1包括燃油喷射控制部10和点火正时控制部11。燃油喷射控制部10基于由前述各传感器所检测的信号(过程值)向前述上游侧和下游侧的各喷射阀8a、8b输出喷射信号Qupper、Qlower。该喷射信号是具有对应于喷射量的脉冲宽度的脉冲信号，各喷射阀8a、8b按相当于该脉冲宽度的时间打开而喷射燃油。点火正时控制部11控制火花塞26的点火正时。
图2是前述燃油喷射控制部10的功能框图，与前述同一标号表示同一或同等部分。
总喷射量确定部101基于发动机转速NE、节气门开度θTH和进气压力PB来确定从上游侧和下游侧的各燃油喷射阀8a、8b喷射的燃油的总量Qtotal。喷射量比例确定部102基于发动机转速NE和节气门开度θTH参照喷射量比例表求出上游侧喷射阀8a的喷射量比例Rupper。下游侧喷射阀8b的喷射量比例Rlower作为(1-Rupper)求出。
图3是表示喷射量比例表之一例的图，在本实施例中，对发动机转速NE取15点(Cne00～Cne14)，对节气门开度θTH取10点(Cth0～Cth9)作为基准构成喷射量比例图，在每个各发动机转速NE与节气门开度θTH的组合中，预先输入上游侧喷射阀8a的喷射量比例Rupper。喷射量比例确定部102在前述喷射量比例图上通过四点插值求出对应于所检测的发动机转速NE和节气门开度θTH的喷射量比例Rupper。
回到图2，修正系数计算部103基于所检测的进气温度TA或冷却水温度TW参照数据表，求出进气温度修正系数KTARU或冷却水温度修正系数KTWRU。在喷射量确定部105中，上游侧喷射量确定部1051基于前述喷射量比例Rupper和总喷射量Qtotal，求出上游侧喷射阀8a的基本喷射量，把该基本喷射量乘以包括前述修正系数KTARU、KTWRU的各种修正系数确定上游侧喷射阀8a的喷射量Qupper。下游侧喷射量确定部1052基于前述上游侧喷射量Qupper和总喷射量Qtotal，确定下游侧喷射阀8b的喷射量Qlower。
喷射量修正部104在加速时或节气门开度θTH的急闭时等修正各喷射阀8a、8b的喷射量。喷射量修正部104进而包括上游侧停止部104a和下游侧贫油化部104b。
前述上游侧停止部104a在节气门28的急闭时使各气缸的上游侧喷射阀8a(8a1～8a4)的喷射动作停止，以便燃油不多量地附着于节气门。下游侧贫油化部104b为了防止少量附着于节气门28的燃油供给到燃烧室内引起的混合气体的富油化，减少下游侧喷射阀8b的燃油喷射量而进行与普通情况像比的贫油化喷射，关于前述上游侧停止部104a和下游侧贫油化部104b的控制顺序，后面参照流程图详细地进行说明。
接下来，参照图4的流程图详细地说明上述燃油喷射控制部10的动作。该处理以基于规定阶段中的曲轴脉冲的嵌入的方式来实行。
在步骤S10里，发动机转速NE、节气门开度θTH、进气负压PB、进气温度TA和冷却水温度TW由上述各传感器来检测。在步骤S11里，在前述总喷射量确定部101中，基于发动机转速NE、节气门开度θTH和进气压力PB来确定从上游侧和下游侧的各燃油喷射阀8a、8b喷射的燃油的总量Qtotal。
在步骤S12里，在前述喷射量比例确定部102中，基于前述发动机转速NE和节气门开度θTH并参照喷射量比例表确定上游侧喷射阀8a的喷射量比例Rupper。在步骤S13里，在前述喷射量修正部104的上游侧停止部104a中，确定是否停止上游侧喷射阀8a的燃油喷射。
图5是表示在前述上游侧停止部104a中所实行的“上游侧喷射停止判定处理”的顺序的流程图，这里，以四气缸发动机中的控制为例进行说明。
在步骤S21里，当前的节气门开度θTH与成为是否削减上游侧的喷射的判定基准的上游侧喷射削减判定开度θTHref进行比较。如果θTH≤θTHref则进一步在步骤S22里，判定节气门开度是否向关闭方向操作。
如果是关闭操作，则进一步在步骤S23里，节气门开度θTH的时间变化率ΔθTH与成为是否削减上游侧的喷射的判定基准的上游侧喷射削减判定变化率ΔθTHref进行比较。如果ΔθTH≥ΔθTHref，判定成节气门28的快速关闭操作，则应停止动作中的上游侧喷射阀8a而进到步骤S24以后。
在步骤S24里，判定第1气缸的上游侧燃油喷射阀8a1是否正在喷射。如果正在喷射，则在步骤S25里，燃油喷射阀8a1的动作停止，在步骤S26里，上游侧喷射削减标志位Fcut被置位。
同样，在步骤S27里，判定第2气缸的上游侧燃油喷射阀8a2是否正在喷射。如果正在喷射，则在步骤S28里，燃油喷射阀8a2的动作停止，在步骤S29里，上游侧喷射削减标志位Fcut被置位。
同样，在步骤S30里，判定第3气缸的上游侧燃油喷射阀8a3是否正在喷射。如果正在喷射，则在步骤S31里，燃油喷射阀8a3的动作停止，在步骤S32里，上游侧喷射削减标志位Fcut被置位。
同样，在步骤S33里，判定第4气缸的上游侧燃油喷射阀8a4是否正在喷射。如果正在喷射，则在步骤S34里，燃油喷射阀8a4的动作停止，在步骤S35里，上游侧喷射削减标志位Fcut被置位。
在步骤S36里，参照前述上游侧喷射削减标志位Fcut，如果其被置位，则在步骤S37里，节气门开度θTH的这次的变化率ΔθTH作为停止上游侧喷射之际的节气门开度变化率，也就是喷射削减时间变化率ΔθTHcut被输入。
回到图4，在步骤S14里，在前述下游侧贫油化部104b中，在响应于节气门的急闭而使来自上游侧喷射阀的燃油喷射停止之际，实行比平时减少下游侧喷射的“下游侧贫油化控制”。
图6是表示前述下游侧贫油化部104b中所实行的“下游侧贫油化处理”的顺序的流程图，图7是其时间分配图。
在步骤S51里，基于后述的正在贫油化标志位Flean来判定是否正在继续下游侧喷射阀8b的贫油化处理。最初由于判定成并未正在继续所以进到步骤S52。在步骤S52里，基于前述上游侧喷射削减标志位Fcut来判定上游侧喷射是否正处于停止状态。
在步骤S53里，节气门开度θTH与上游侧喷射停止解除开度θTHcutcancel进行比较，如果θTH≥θTHcutcancel，则应中止下游侧的贫油化进到步骤S64，把各种变量初始化而结束该处理。与此相反，如果θTH＜θTHcutcancel，则应继续贫油化处理而进到步骤S54。在步骤S54里，节气门开度θTH与贫油化中止开度θTHleanstop进行比较，如果θTH≥θTHleanstop则进到步骤S66，如果θTH＜θTHleanstop，则应继续贫油化处理而进到步骤S55。
在前述步骤S66里，判定节气门是否正在打开操作，如果正在打开操作，则应继续贫油化处理而进到步骤S55，如果不是正在打开操作，则在步骤S67里，其变化率ΔθTH与基准变化率进行比较。如果变化率ΔθTH超过基准变化率，则应中止贫油化处理而进到步骤S64。如果变化率ΔθTH低于基准变化率，则应继续贫油化处理而进到步骤S55。
在步骤S55里判定这次的贫油化处理是第几次，最初由于判定成第1次所以进到步骤S56。在步骤S56里，正在贫油化标志位Flean被置位，在统计贫油化次数的贫油化次数计数器Ncount中，作为初始值置位成“1”。在步骤S57里，基于发动机转速NE，选择代表贫油化下游侧喷射的时间(次数)的贫油化持续时间Nlean、代表从贫油化恢复之际的恢复速度的节气门的恢复开度ΔKlnrtn、以及用来检索与另外求出的燃油喷射量相乘而使喷射量减少的贫油化修正系数Klean的贫油化系数表。
图8是表示前述贫油化系数表之一例的图，贫油化修正系数Klean作为前述喷射削减时间变化率ΔθTHcut(图5的步骤S37)的函数被输入。前述贫油化系数表对每个发动机转速NE准备多个，根据发动机转速NE，贫油化修正系数Klean与喷射削减时间变化率ΔθTHcut的关系微妙地变化。
回到图6，在步骤S58里，基于前述贫油化系数表与喷射削减时间变化率ΔθTHcut，此次的贫油化修正系数Klean在图7的时刻t1被检索出并被确定。在步骤S59里，基于前述喷射削减时间变化率ΔθTHcut贫油化持续时间表被检索，确定对应于前述喷射削减时间变化率ΔθTHcut的贫油化持续时间Nlean。
图9是表示前述贫油化持续时间表之一例的图，继续下游侧喷射的贫油化的时间Nlean作为前述喷射削减时间变化率ΔθTHcut的函数被输入。在步骤S61里，贫油化统计计数Ncount与贫油化持续时间Nlean进行比较，由于最初Ncount≤Nlean，所以就此结束该处理。
回到图4，在步骤S15里，基于下式(1)修正上游侧燃油喷射阀8a的喷射量比例Rupper。
          Rupper＝Rupper×KTWRU×KTARU    (1)
在步骤S16里，参照前述上游侧喷射削减标志位Fcut，如果其被置位，则在步骤S18里把喷射量Qupper归位成“0”。如果标志位Fcut未置位，则在步骤S17里，由前述上游侧喷射量确定部1051基于下式(2)计算上游侧喷射阀8a的喷射量Qupper。
          Qupper＝Qtotal×Rupper          (2)
在步骤S19里，由下游侧喷射量确定部1052基于下式(3)计算下游侧喷射阀8b的喷射量Qlower。
          Qlower＝(Qtotal-Qupper)×Klean  (3)
这里，由于前述贫油化修正系数Klean如图7中所示是小于“1.0”的系数，所以下游侧喷射阀8b的喷射量Qlower比通常情况减少。
回到图6，由于在下一个周期中，在前述步骤S55里判断成贫油化处理是第2次以后，所以进到步骤S60，贫油化次数计数器Ncount按“1”增加。
然后，在步骤S61里，由于上述各处理反复进行到判定成Ncount＞Nlean，所以下游侧喷射根据前述贫油化修正系数Klean继续进行贫油化。
然后，在图7的时刻t2成为Ncount＞Nlean，如果在前述步骤S61里检测到这些则进到步骤S62。在步骤S62里，贫油化修正系数Klean与恢复开度ΔKlnrtn之和(Klean+ΔKlnrtn)作为新的贫油化修正系数Klean被输入。也就是说，如图7中所示，时刻t2以后贫油化修正系数Klean每次递增ΔKlnrtn。因而，在前述图4的步骤S19里所计算的下游侧喷射阀8b的喷射量1lower也递增。
在步骤S63里，判定更新后的贫油化修正系数Klean是否超过上限值“1.0”，如果不超过，则照原样采用该贫油化修正系数Klean。然后，在图7的时刻t3，贫油化修正系数Klean达到“1.0”，如果在步骤S63里检测到这些则进到步骤S64，进行各种修正系数初始化，并且贫油化修正系数Klean限制于上限值的(1.0)。因而，在前述图4的步骤S19里所计算的下游侧喷射阀8b的喷射量Qlower也恢复到平时的喷射量。
发明的效果
如果用本发明，能实现以下效果。
(1)由于如果节气门急闭则来自上游侧喷射阀的燃油喷射可以立即停止，所以燃油对节气门的附着和滞留被抑制到最小限度。
(2)由于如果响应于节气门的急闭而使来自上游侧喷射阀的燃油喷射被停止，则来自下游侧喷射阀的喷射量也被减少，所以即使少量附着和滞留于节气门的燃油在以后节气门再次打开之际向燃烧室供给，也可以把燃油的总供给量维持于适当值。

Claims (1)

1.一种内燃机的燃油喷射装置，其具备进气管、上游侧燃油喷射阀、下游侧燃油喷射阀，在所述进气管中设有节气门，所述上游侧燃油喷射阀被设在上述节气门的上游侧，所述下游侧燃油喷射阀被设在上述节气门的下游侧，其特征在于：其具有基于包括发动机转速、节气门开度在内的多个参数确定总喷射量、基于上述发动机转速和上述节气门开度确定上游侧和下游侧的各燃油喷射量比率的机构；检测节气门开度的向关闭方向的变化率的机构；在前述变化率大于基准变化率时，使前述上游侧燃油喷射阀停止燃油喷射的机构；以及在停止前述上游侧燃油喷射阀的燃油喷射时，减少前述下游侧燃油喷射阀的燃油喷射量的机构。
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