CN1538056A - 发动机燃油喷射控制 - Google Patents

Abstract

内燃发动机(1)的燃烧室(5)的壁表面被分成包括其它部分的低温壁表面(5b)和高温壁表面(5a、6a、15a)，并且形成附着于这些壁表面的燃油的状态模型。根据壁表面的温度，特别是在瞬态情况下，通过确定在各个模型中的从壁表面所汽化的并被燃烧的燃油的比和被排出而未被燃烧的燃油的比，通过这些状态模型能够准确地了解在燃烧室(5)中的所燃烧的燃油量和在排气中所排出的燃油量。

Description

发动机燃油喷射控制

技术领域

本发明涉及内燃发动机的燃油喷射控制。

背景技术

日本专利局在1998年公开的、涉及内燃发动机的燃油喷射控制的Tokkai Hei第9-303173号专利公开了一种使用壁流模型计算燃油喷射量的方法。

壁流是指当喷油器喷射的一些燃油附着于燃烧室的壁表面或进气口以及进气阀的阀体时，所形成的流动的燃油。一些壁流被汽化和燃烧，一些在燃烧完成后被汽化，一些从排气阀被排出而未被燃烧。所剩的壁流保存在燃烧室中直到下一个燃烧循环开始为止。

形成壁流的所喷射燃油的比例称做附着比。在形成壁流的燃油中，在壁流状态下在燃烧室中的未被汽化的剩余燃油的比例称做剩余比。

在现有技术中，具有附着比和剩余比作为参数的所喷射燃油的燃油状态模型被构成；并且通过根据进气压力改变参数，试图了解供给到内燃发动机的燃油状态，和试图提高燃油供给控制的准确性。

发明内容

内燃发动机的燃烧室不仅包括气缸壁表面，也包括诸如进气阀、排气阀、气缸盖、活塞顶部和火花塞之类的各个部分。

由喷油器所喷射的燃油附着于这些部分的每一部分中并且形成壁流。

在该壁流中，汽化并被燃烧的燃油的比取决于附着表面温度和通过壁表面的气流率。附着表面的温度越高，汽化的燃油量越大。如果通过附着表面的气流率也较大，则附着于附着表面的燃油将被脱离并且将形成细微粒喷雾。该细微粒喷雾将与由火花塞的点火所形成的汽化燃油一起被燃烧而不再形成壁流。

当内燃发动机以低温开始运转时，形成燃烧室的部件的温度是均匀的。然而，随着发动机的预热，在部件之间产生了温度差。在水套周围的冷却水冷却了气缸体中的气缸，所以气缸壁表面的温度与冷却水的温度基本上相同。另一方面，除气缸壁表面以外的部件不像气缸壁表面那样容易被冷却，所以由于燃烧热量，这些部件的温度大幅度上升。特别是，进气阀和排气阀通过阀座仅与气缸盖接触，所以气缸盖的冷却水不容易冷却这些阀，并且面向燃烧室的部分阀的温度可高达300℃，因此，取决于部件，壁流的汽化特性具有很大的不同。

考虑到取决于形成燃烧室的部件的汽化特性的差异，在现有技术中，燃烧室的壁表面的壁流状态由单模型表示，所以在预热期间或在发动机的瞬态下，在确定喷射燃油的状态时很容易出现错误。

因此本发明的目的是提高内燃发动机中的喷射燃油状态分析的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供了用于这样一种内燃发动机的燃油供给控制装置，该内燃发动机包括由低温壁表面和高温壁表面形成的燃烧室和将易挥发的液体燃油提供到燃烧室的燃油供给机构。该装置包括检测低温壁表面的温度的传感器、检测高温壁表面的温度的传感器和可编程控制器。

可编程控制器被编程成：分别计算附着于低温壁表面的燃油量、附着于高温壁表面的燃油量和相对于由燃油供给装置所提供的燃油量的、在燃烧室中的、以气体或细微粒喷雾的形式所提供的第一汽化燃油量；根据低温壁表面的温度计算从附着于低温壁表面的燃油汽化的并被燃烧的第二汽化燃油量；根据高温壁表面的温度计算从附着于高温壁表面的燃油汽化的并被燃烧的第三汽化燃油量；根据第一汽化燃油量、第二汽化燃油量和第三汽化燃油量，计算在燃烧室中的燃烧燃油量；根据燃烧燃油量，计算目标燃油喷射量；根据目标燃油喷射量，控制由燃油供给机构提供的燃油量。

本发明也提供了一种用于内燃发动机的燃油供给控制方法。

该方法包括：确定低温壁表面的温度；确定高温壁表面的温度；分别计算附着于低温壁表面的燃油量、附着于高温壁表面的燃油量和相对于由燃油供给装置所提供的燃油量的、在燃烧室中的、以气体或细微粒喷雾的形式所提供的第一汽化燃油量；根据低温壁表面的温度计算从附着于低温壁表面的燃油汽化的并被燃烧的第二汽化燃油量；根据高温壁表面的温度计算从附着于高温壁表面的燃油汽化的并被燃烧的第三汽化燃油量；根据第一汽化燃油量、第二汽化燃油量和第三汽化燃油量，计算在燃烧室中的燃烧燃油量；根据燃烧燃油量，计算目标燃油喷射量；根据目标燃油喷射量，控制由燃油供给机构提供的燃油量。

本发明的详细内容以及其它的特征和优点在其余的说明中被列出并在附图中被示出。

附图说明

图1是本发明所应用的车辆内燃发动机的示意图；

图2是根据本发明的燃油状态模型的示意图；

图3是说明所喷射燃油状态的方框图；

图4是说明根据本发明的发动机控制器的燃油状态分析功能的方框图；

图5是说明发动机控制器的燃油喷射量计算功能的方框图；

图6是说明由发明者用实验方法所确定的在周围喷油器的进气温度、进气压力和燃油分配比之间的关系的示图；

图7是说明由发明者用实验方法所确定的在进气流率和燃油分配比之间的关系的示图；

图8是说明由发明者用实验方法所确定的在燃油喷射正时和燃油分配比之间的关系的示图；

图9是说明由发明者用实验方法所确定的进气阀壁流的分配比特性曲线的示图；

图10是说明由发明者用实验方法所确定的进气口壁流的分配比特性曲线的示图；

图11是说明由发明者用实验方法所确定的燃烧室壁流的分配比特性曲线的示图；

图12是说明由发明者用实验方法所确定的气缸表面壁流的分配比特性曲线的示图；

图13是说明由发动机控制器所存储的基本分配比图形的特性曲线的示图；

图14是说明由发动机控制器所存储的转速校正系数图形的特性曲线的示图；

图15是说明由发动机控制器所存储的、燃烧室壁表面对气缸壁表面的直接附着比的图形特性曲线的示图；

图16是说明由根据本发明的第二实施例的发动机控制器所存储的发动机稳定性要求图形的特性曲线的示图；

图17是说明由根据本发明的第二实施例的发动机控制器所存储的发动机动力输出要求图形的特性曲线的示图；

图18是说明由根据本发明的第二实施例的发动机控制器所存储的发动机排气成分要求图形的特性曲线的示图；

具体实施方式

参照图1，四冲程循环内燃发动机1为具有L-jectronic(叶特朗尼克)型燃油喷射装置的机动车用多缸发动机。发动机1通过活塞6将从进气道3吸入的混合气压缩到燃烧室5，并且通过火花塞14点燃所压缩的混合气以燃烧该混合气。燃烧气体的压力使活塞6降低以使与活塞相连的曲轴7旋转。燃烧气体通过活塞6从燃烧室5被排出并且通过排气道8被排出，活塞6由于曲轴7旋转而上升。

活塞6被安装在形成于气缸体中的气缸50内。在该气缸体中，冷却液流过的水套形成在气缸50的周围。

调整进气量的进气节流阀23和分配气缸中进气的集合管2被设置在进气道3中，节流阀电动机24驱动进气节流阀23。通过进气口4的进气阀15，由集合管2分配的进气被吸入每一气缸的燃烧室5中。进气阀15在配气正时控制(VTC)机构28下运行，该配气正时控制机构28改变开启/闭合时间。然而，由VTC机构28所引起的阀开启/闭合时间的变化是这样的小使得其不影响下面将要描述的分配Xn的设置。

在燃烧室5中的燃烧气体通过排气阀16作为排气被排出到排气道8。排气道8具有三元催化转化器9。通过减少在排气中氮氧化合物(NOx)和氧化碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)，三元催化转化器9去除在排气中的有毒成分。当排气成分对应于理论空燃比时，三元催化转化器9具有所需要的性能。

将汽油燃油喷射进进气的喷油器21被安装在每一气缸的进气口4中。

由排气道8所排出的部分排气通过排气再循环(EGR)道25被再循环。通过由膜片致动器27所驱动的排气再循环(EGR)阀26，EGR道25的再循环量被调整。

火花塞14的点火正时，喷油器21的燃油喷射量和燃油喷射正时，VIC机构28的配气正时(valve timing)的变化，驱动进气节流阀23的节流阀电动机24的操作，调整EGR阀26开启的膜片致动器27的操作均由发动机控制器31输出到各装置的信号控制。

发动机控制器31包括微计算机，该微计算机包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出接口(I/O接口)。发动机控制器31也可包括多个微计算机。

为了执行上述控制，从检测发动机1的运行状态的各传感器，检测结果被作为信号输入到控制器31。

这些传感器包括检测进气节流阀23的进气道3上游的进气流率的空气流量计32、检测发动机1的曲轴转角和旋转速度的曲轴转角传感器33、检测驱动进气阀15的凸轮旋转位置的凸轮传感器34、检测机动车具有的加速踏板41的降低量的加速踏板降低传感器42、检测三元催化转化器9的催化剂温度的催化剂温度传感器43、检测进气道3的进气温度的进气温度传感器44、检测发动机1的冷却水温Tw的水温传感器45、检测在集合管2中的进气压力的压力传感器46、从流入三元催化转化器9的排气成分中检测在燃烧室中所燃烧的空/燃混合气的空燃比的空燃比传感器47、检测排气温度的排气温度传感器48。

为了实现由加速踏板降低量所规定的所需发动机输出转矩，和为了实现三元催化转化气9的排气净化功能所需要的排气成分，以及为了降低燃油消耗，发动机控制器31执行上述控制。

更具体地说，发动机控制器31根据加速踏板降低量确定内燃发动机1的目标转矩，确定为了实现目标输出转矩所需要的目标进气量，并且通过节流阀电动机24调整进气节流阀23的开启以实现目标进气量。

另一方面，根据由空燃比传感器47从排气成分中检测的燃烧室5中的空燃比，发动机控制器31反馈控制喷油器21的燃油喷射量以使在燃烧室5中所燃烧的气体混合气的空燃比保持在以理论空燃比为中心的预定范围内。控制器31还通过EGR阀26调整EGR流率，并且通过调整VTC机构28的配气正时降低燃油消耗。

控制器31将燃烧预测控制应用于燃油喷射量的控制。该控制以温度作为主参数预测在进气口4和燃烧室5中的壁流和未燃烧燃油。并且使用该结果计算燃油喷射量。

参照图2和图3，由喷油器21喷出的部分燃油直接流入燃烧室5作为蒸气或细微粒喷雾，如虚线所示。部分燃油也直接流入燃烧室5作为液体状态的壁流、或作为粗微粒喷雾。细微粒喷雾严格上来讲也是液体，但这里因为其状态特性，它区别于粗微粒喷雾，而与它是蒸气还是液体无关。换句话说，细微粒喷雾也同样被当作未附着于进气口4到燃烧室5的进口的壁表面的蒸气处理，并且被看做是在燃烧室5内的状态。

直到燃烧室5的进口的状态

由喷油器21喷射的部分燃油直接流入燃烧室5。剩余燃油(如图3中所示)附着于进气口4和进气阀15的壁表面4a。附着于进气阀15的燃油可被分成附着于面向阀体进气口4的部分15a的燃油和附着于面向燃烧室5的部分15b的燃油。这里，我们将说明附着于部分15a的燃油，而在描述燃烧室5内状态的部分中说明附着于部分15b的燃油。

为了便于描述，附着于壁表面4a的燃油被称做口壁流，附着于进气阀15的部分15a的燃油被称做阀壁流。

由于汽化，部分口壁流和部分阀壁流分别与附着面分离。或者，由于进气流或重力，它们与附着面分离，并且变为细微粒雾。分离率取决于壁表面4a和部分15a的温度。用于起动后，壁表面4a和部分15a的温度是相同的，但随着预热的进行，部分15a的温度大大超过了壁表面4a的温度。因此取决于预热的进行，附着于壁表面4a的燃油分离率和附着于部分15a的燃油分离率出现不同变化。

另一方面，在口壁流和阀壁流中，未与附着面分离的燃油作为壁流附着面上移动进入燃烧室5。

在燃烧室5内的状态(behavior)

通过不同的路线，已进入燃烧室(5)的燃油大部分被燃烧，但一些附着于燃烧室5的壁表面。附着位置包括进气阀15的部分15b、与燃烧室5相邻的排气阀16的表面、形成燃烧室5的上端的气缸盖壁表面5a、活塞6的顶部6a、火花塞14的凸出部分和缸壁表面5b。

由于压缩热和壁表面热，在燃烧室5中的部分壁流被汽化以在点火正时之前变为气体或细微粒喷雾，并且与附着面分离。在燃烧完燃油后，部分壁流变为气体或细微粒喷雾，并且从排气阀16被排出到排气道8而未被燃烧。此外，取决于活塞6的冲程，附着于气缸壁表面5b的部分燃油通过发动机1的润滑油被稀释，并且流入活塞6下面的曲轴箱。

在下面的描述中，燃烧室5的附着表面被分成气缸壁表面5b和其它部分。燃烧室5的燃油附着表面被分成这两部分是因为在这两部分之间的温差较大。由于气缸壁表面5b通过形成于气缸体中的水套的冷却水被冷却，所以其有效地保持与冷却水温Tw相等的温度。

另一方面，就其它部分来说，进气阀15的部分15b达到了最高温度，并且面向燃烧室1的排气阀16的表面，活塞6的顶部6a也同样达到了最高温度。气缸盖壁表面5a的温度低于这些温度，但高于气缸壁表面5b的温度。

由于这些原因，在下面的描述中，燃烧室5的燃油附着表面、气缸壁表面5b将被看作是燃烧室低温壁表面，其它附着表面将被看作是燃烧室高温壁表面。取决于温度条件，燃烧室5的燃油附着表面也可被分成三个或更多个壁表面。

根据以上分析，形成在燃烧室5内的壁流可被分成形成在燃烧室低温壁表面上的壁流和形成在燃烧室高温壁表面上的壁流。另一方面，在燃烧室5中的燃油可被分成有助于燃烧的燃油，作为未燃烧燃油被排出的燃油和流入曲轴箱由发动机润滑油所稀释的燃油。

参照图2，有助于燃烧的燃油变为存在于燃烧室5中的气体或细微粒喷雾并且包括下列部分A-F：

A：在喷油器21喷射燃油后立刻产生的气体或细微粒喷雾，

B：作为粗微粒喷雾流入燃烧室5的燃油，并且变为在燃烧室5中的气体或细微粒喷雾，

C：从部分口壁流中所产生的气体或细微粒喷雾，

D：从部分阀壁流中所产生的气体或细微粒喷雾，

E：从在燃烧室低温壁表面上的部分壁流中所产生的气体或细微粒喷雾，

F：从在燃烧室高温壁表面上的部分壁流中所产生的气体或细微粒喷雾。

作为未燃烧燃油所排出的燃油也为存在于燃烧室5中的气体或细微粒喷雾，其包括下列部分G和H：

G：在燃烧完成后从在燃烧室高温壁表面上的部分壁流中所产生的气体或细微粒喷雾，

H：在燃烧完成后从在燃烧室低温壁表面上的部分壁流中所产生的气体或细微粒喷雾。

流入曲轴箱的燃油包括下列部分I：

I：包括由发动机润滑油稀释的燃烧室低温壁表面的部分壁流的燃油。

因此，通过喷油器21的燃油喷射所形成的壁流包括四种附着燃油，即进气口附着燃油、进气阀附着燃油、燃烧室低温壁表面附着燃油和燃烧室高温壁表面附着燃油。用于控制燃油喷射量的由控制器31所应用的燃油预测控制是根据该分类所设计的每一气缸的空燃混合气模型为基础。

参照图4，为了根据该空燃混合气模型进行燃油状态分析，控制器31包括燃油分配比计算单元52、进气阀附着量计算单元53、进气口附着量计算单元54、燃烧室高温壁表面附着量计算单元55、燃烧室低温壁表面附着量计算单元56、燃烧部分计算单元57、未燃烧部分计算单元58、曲轴箱流出部分计算单元59和排出燃油计算单元60。每一次喷油器21喷射燃油时，控制器31通过这些单元52-60进行燃油状态分析。

作为虚拟单元的单元52-60说明了控制器31的功能，但物理上其并不存在。

概括燃油状态分析功能，控制器31定量分析和由喷油器21喷出的燃油喷射量Fin有关的上述部分A-I，并且计算燃烧燃油量Fcom，对应于排气成分的燃油量Fout和流进曲轴箱的燃油量Foil。燃烧燃油量Fcom对应于部分A-F。对应于排气成分的燃油量Fout为未燃烧燃油量的部分A-F和部分G、H之和。流进出曲轴箱的燃油量Foil对应于部分I。

下面将描述这些单元的功能。

燃油分配比计算单元52确定怎样逐步划分在每一部分之间的燃油喷射量Fin。分配比Xn表示燃油喷射量Fin的分配比。分配比Yn表示已附着于进气阀15的燃油的后续分配比。分配比Zn表示已附着于进气口4壁表面4a的燃油的后续分配比。分配比Vn表示已附着于燃烧室高温壁表面的燃油的后续分配比。分配比Wn表示已附着于燃烧室低温壁表面的燃油的后续分配比。下面将描述计算分配比Xn、Yn、Zn、Vn、Wn的方法。

这里，将把分配比Xn、Yn、Zn、Vn、Wn分别作为已知值描述。将在假定喷油器21刚喷出燃油的情况下进行描述。喷油量将被看作Fin。因此，燃油喷射量Fin为控制器已知的值。

从燃油喷射量Fin和分配比Xn、Yn、Zn，进气阀附着量计算单元53通过下列公式(1)计算进气阀附着量Mfv。同样地，进气口附着量计算单元54通过下列公式(2)计算进气口附着量Mfp。

Mfv＝Mfv_n-1+Fin·X1-Mfv_n-1·(Y0+Y1+Y2)        (1)

Mfp＝Mfp_n-1+Fin·X2-Mfp_n-1·(Z0+Z1+Z2)        (2)

其中，Mfv＝进气阀附着量，

      Mfv_n-1＝前一燃烧循环的Mfv的值，

      Mfp＝进气口附着量，

      Mfp_n-1＝前一燃烧循环的Mfp的值，

      Fin＝燃油喷射量，

      X1＝进气阀喷射燃油的附着比，

      X2＝进气口喷射燃油的附着比，

      Y0＝相对于Mfv_n-1的燃油的比，该燃油变为气体或细微粒喷雾并且在当前喷射之前进入燃烧室5；

      Y1＝相对于Mfv_n-1的燃油的比，该燃油在当前喷射之前变为燃烧室低温壁流；

      Y2＝相对于Mfv_n-1的燃油的比，该燃油在当前喷射之前变为燃烧室高温壁流；

      Z0＝相对于Mfp_n-1的燃油的比，该燃油变为气体或细微粒喷雾，并且在当前喷射之前进入燃烧室5；

      Z1＝相对于Mfp_n-1的燃油的比，该燃油在当前喷射之前变为燃烧室低温壁流；

      Z2＝相对于Mfp_n-1的燃油的比，该燃油在当前喷射之前变为燃烧室高温壁流。

在公式(1)中，首先将由当前燃油喷射所产生的附着量Fin·X1与前一燃烧循环的进气阀附着量Mfv_n-1相加，并且从该结果中减去前一燃烧循环的部分进气阀附着量Mfv_n-1，即减去在当前燃油喷射之前流入燃烧室5的燃油量Mfv_n-1·(Y0+Y1+Y2)。

在公式(2)中，首先将由当前燃油喷射所产生的附着量Fin·X2与前一燃烧循环的进气口附着量Mfp_n-1相加，并且从该结果中减去前一燃烧循环的部分进气口附着量Mfp_n-1，即减去在当前燃油喷射之前流入燃烧室5的燃油量Mfp_n-1·(Z0+Z1+Z2)。

根据燃油喷射量Fin，分配比Xn、Yn、Vn、Wn和前一燃烧循环的进气阀附着量Mfv_n-1、进气口附着量Mfp_n-1，燃烧室高温壁表面附着量计算单元55通过下列公式(3)计算燃烧室高温壁表面附着量Cfh。

Cfh＝Cfh_n-1+Fin·X3+Mfv_n-1·Y1+Mfp_n-1·Z1-Cfh_n-1·(V0+V1)

                                                       (3)

同样地，燃烧室低温壁表面附着量计算单元56通过下列公式(4)计算燃烧室低温壁表面附着量Cfc：

Cfc＝Cfc_n-1+Fin·X4+Mfv_n-1·Y2+                        (4)

     Mfp_n-1·Z2-Cfc_n-1·(W0+W1+W2)

其中，Cfh＝燃烧室高温壁表面附着量，

      Cfh_n-1＝前一燃烧循环的Cfh的值，

      Cfc＝燃烧室低温壁表面附着量，

      Cfcn-1＝前一燃烧循环的Cfc的值，

      X3＝燃烧室低温壁表面喷射燃油的附着比，

      X4＝燃烧室高温壁表面喷射燃油的附着比，

      V0＝在当前喷射之前所燃烧的相对于Cfh_n-1的燃油的比，

      V1＝在当前喷射之前作为未燃烧燃油被排出的、相对于

Cfh_n-1的燃油的比，

        W0＝在当前喷射之前所燃烧的、相对于Cfc_n-1的燃油的比，

        W1＝在当前喷射之前作为未燃烧的燃油被排出的、相对于

Cfc_n-1的燃油的比，

        W2＝当前喷射之前流进曲轴箱的、相对于Cfc_n-1的燃油的

比。

在公式(3)中，首先将由当前燃油喷射所产生的燃油量Fin·X4与前一燃烧循环的燃烧室高温壁表面附着量Cfh_n-1相加，并且从该结果中减去前一燃烧循环的部分燃烧室高温壁表面附着量Cfh_n-1，即在当前燃油喷射之前排出到外部的燃油量Cfh_n-1·(V0+V1)。

在公式(4)中，首先将由当前燃油喷射所产生的燃油量Fin·X3与前一燃烧循环的燃烧室低温壁表面附着量Cfc_n-1相加，并且从该结果中减去前一燃烧循环的部分燃烧室低温壁表面附着量Cfc_n-1，即在当前燃油喷射之前排出到外部的燃油量Cfc_n-1·(W0+W1+W2)。

应当注意，图2-4示出了用于由控制器31计算实际燃油喷射量的燃油状态模型，但该燃油状态模型为各独立燃油状态模型的组合，即由公式(1)表示的进气阀壁流模型、由公式(2)表示的进气口壁流模型、由公式(3)表示的燃烧室高温壁表面壁流模型、由公式(4)表示的燃烧室低温壁表面壁流模型。

燃烧部分计算单元57通过下列公式(5)计算燃烧燃油量Fcom：

Fcom＝Fin·(1-X1-X2-X3-X4)+Mfv_n-1·YO+Mfp_n-1·ZO+      (5)

      Cfh_n-1·VO+Cfc_n-1·WO

通过公式(5)所获得的燃烧燃油量Fcom对应于上述部分A-F的和。在公式(5)中的1-X1-X2-X3-X4对应于A部分的XO。

未燃烧部分计算单元58计算作为未燃烧燃油所排出的燃油量。

Fac＝Cfh_n-1·V1+Cfc_n-1·W1                             (6)

通过公式(6)所获得的、作为未燃烧燃油所排出的燃油量Fac对应于上述部分G和H的和。

曲轴箱流出部分计算单元59通过下列公式(7)计算流出到曲轴箱的燃油量Foil：

Foil＝Cfc_n-1·W2                             (7)

通过公式(7)所获得的流出曲轴箱的燃油量Foil对应于上述部分I。

排出燃油计算单元60通过下列公式(8)计算形成排气成分的燃油量Fout：

Fout＝Fcom+Fac                               (8)

通过公式(8)所获得的燃油Fout为燃油量Fcom和作为未燃烧燃油所排出的燃油量Fac之和。换句话说，燃油量Fout为流到排气道8的燃油的总和。在燃烧室5中的部分气体保留在燃烧室5中而未被排出，但考虑到它抵消了在前一燃烧循环中的剩余气体，所以在公式(8)中不考虑该剩余部分。

图3图解示出了在上述公式(1)-(8)中所计算的燃油量。

控制器31利用上述燃油状态分析结果，根据图5中所示的结构反馈控制喷油器21喷射的燃油。

参照图5，除了图4中所示的单元52-60以外，控制器31还包括要求确定单元71、目标当量比确定单元72、所需喷射量计算单元75和最终喷射量计算单元76。单元71、72、75、76作为虚拟单元表示控制器31的功能，但物理上不存在。

参照图5，与空燃混合气的当量比(equivalent ratio)有关，命令确定单元71确定是否存在关于排气成分(composition)的要求，是否存在关于发动机输出功率的要求和是否存在关于发动机运行稳定性的要求。

当量比为理论空燃比除以空燃比所获得的值。该理论空燃比为14.7，并且当空燃比等于理论空燃比时，当量比为1.0。当当量比大于1.0时，空燃比较浓；当当量比小于1.0时，空燃比较稀。

当三元催化转化器9的三元催化剂被激活时，关于排气成分的要求被输出。更具体地说，当催化温度传感器43的检测温度达到催化剂温度时，关于排气成分的要求被输出。当三元催化剂被激活时，为了使三元催化剂起到降低氮氧化物、氧化一氧化碳和碳氢化合物的作用，需要对应于理论空燃比的排气成分。

为了增加发动机输出功率，关于发动机输出功率的要求被输出。更具体地说，当由加速踏板降低传感器42所检测的加速踏板41的降低量超过预定量时，确定存在发动机输出功率的要求。

当发动机1以低温度起动时，在从起动的预定时间内关于发动机运行稳定性的要求被输出。更具体地说，当由水温传感器45所检测的发动机起动的水温小于预定温度时，根据发动机1的起动，对预定预热时间关于发动机运行稳定性的要求被输出。

要求确定单元71确定上述三种要求。利用形成控制器31的微计算机的时钟功能，执行从发动机1起动起逝去时间的计量。

根据要求确定单元71所确定的要求，目标当量比确定单元72确定提供到发动机1的燃烧室5的空燃混合气的当量比。更具体地说，当有发动机输出功率的要求或发动机运行稳定性的要求时，目标当量比Tfbya被设置为1.1-1.2的一个值；当有排气成分的要求时，目标当量比Tfbya被设置为对应于理论空燃比的值1.0。

发动机输出功率的要求或发动机运行稳定性的要求优先于超过排气成分要求。当没有要求时，目标当量比Tfbya也被设置为对应于理论空燃比1.0的值。换句话说，只要没有发动机输出功率的要求或发动机运行稳定性的要求，目标当量比确定单元72将目标当量比Tfbya设置为1.0。

根据目标当量比Tfbya，由要求确定单元71所确定的要求、由燃油分配比计算单元52所设置的燃油分配比和由附着量计算单元53-36所计算的Mfv_n-1、Mfp_n-1、Cfh_n-1、Cfc_n-1，所需喷射燃油计算单元75通过下列方法计算所需喷射量Fin。

上述公式(5)给出了在燃烧室5中所燃烧的燃油量Fcom。这也可被重新写作下列公式(9)：

Fcom＝Fin·X0+Mfv_n-1·Y0+Mfp_n-1·Z0+Cfh_n-1·V0+Cfc_n-1·W0        (9)

    ＝K#·Tfbya·Tp

其中：K#＝单位换算的常数，

     

      Qs＝由空气流量计32所检测的进气空气流率，

      Ne＝由曲轴转角传感器33所检测的发动机转速，

      K＝常数。

根据第5529043号美国专利，基本燃油喷射量Tp的计算量是公知的。

当没有发动机输出功率的要求或发动机运行稳定性的要求时，所需喷射量计算单元75将燃烧燃油量Fcom与气缸进气量Qcyl的比例设置为浓于理论配比的空燃比，即将在公式(9)中的目标当量比设置为1.1-1.2的一个预定值，并且通过公式(10)计算所需喷射量Fin：

$\mathrm{Fin}=\frac{K\#\·\mathrm{Tfbya}\·\mathrm{Tp}-({\mathrm{Mfv}}_{n-1}\·Y0+{\mathrm{Mfp}}_{n-1}\·Z0+{\mathrm{Cfh}}_{n-1}\·V0+{\mathrm{Cfv}}_{n-1}\·W0)}{X0}--\left(10\right)$

当没有发动机输出功率或发动机运行稳定性的要求时，通过其目标当量比Tfbya为1.0的下列公式(11)，可计算所需喷射量Fin。

$\mathrm{Fin}=\{K\#\·\mathrm{Tfbya}\·\mathrm{Tp}-({\mathrm{Wfv}}_{0-1}\·Y0+{\mathrm{Mfp}}_{n-1}\·Z0+{\mathrm{Cfh}}_{n-1}\·V0+---\left(11\right)$

${\mathrm{Cfc}}_{n-1}\·W0+{\mathrm{Cfh}}_{n-1}\·V1+{\mathrm{Cfc}}_{n-1}\·W1\left)\right\}\·\frac{1}{X0}$

公式(11)包括Cfh_n-1·V1+Cfc_n-1·W1，其未被包括在计算所需喷射量Fin的公式(10)。Cfh_n-1·V1+Cfc_n-1·W1对应于作为未燃烧燃油从排气阀16所排出的部分量G和H。在大多数情况下当没有发动机输出功率或发动机运行稳定性的要求时，也就没有排气成分的要求。这里，它不是直接影响三元催化剂的反应的燃烧空燃混合气的空燃比，而是排气成分。因此，在公式(11)中，不需考虑未燃烧气体Cfh_n-1·V1+Cfc_n-1·W1来确定所需喷射量Fin。另一方面，该未燃烧燃气不参与燃烧，因此，在公式(10)中其未被考虑。

公式(9)的基本燃油喷射量Tp为以质量表示每气缸燃油喷射量的值。在公式(9)右边的Fin、Mfv_n-1、Mfp_n-1、Cfh_n-1和Cfc_n-1也为每气缸的质量。控制器31输出到喷油器21的燃油喷射信号为脉冲宽度调制信号，其单位不是质量单位毫克而是表示脉冲宽度的毫秒。如果公式(9)右边的Fin、Mfv_n-1、Mfp_n-1、Cfh_n-1和Cfc_n-1用毫秒表示，则常数K#为1.0。

根据由所需喷射量计算单元75所计算的所需喷射量Fin，最终喷射量计算单元76利用下列公式(12a)或(12b)计算最终喷射量Ti。这里Fin和Ti的单位也为毫秒。

Ti＝Fin·α·αm·2+Ts                             (12a)

Ti＝Fin·(α+αm-1)+Ts                             (12b)

其中：α＝空燃比反馈校正系数，

      αm＝空燃比学习校正系数，

Ts＝无效脉冲宽度。

这里，通过由控制器31将对应于目标当量比Tfbya的空燃比与由空燃比传感器47所检测的实际空燃比进行比较，并且根据该差执行比例/积分控制，空燃比反馈校正系数α被设置。空燃比反馈校正系数α的变化也被得知，并且空燃比学习校正系数am被确定。根据第5529043号美国专利，通过这样的反馈和学习的空燃比的控制是公知的。

控制器31将等于最终喷射量Ti的脉冲宽度调制信号输出到喷油器31。

由所需喷射量计算单元75所计算的所需喷射量Fin被用于下列燃烧循环中作为燃油状态分析的燃油喷射量Fin，如图4中所示。用这种方法，对于每一燃烧循环，喷油器21的燃油喷射量的控制被执行。

在上述过程中的最终喷油量Ti的计算与例如由下列公式(13)和(14)所表示的L-jetronic型燃油喷射装置Ti的常规计算截然不同。在日本专利局公开的Tokkai Hei第9-177580号专利中，公开了公式(13)和(14)。

Ti＝(Tp+Kathos)·TFBYA·(α+KBLRC-1)+Ts             (13)

TFBYA＝KAS+KTW+KUB+KMR+KHOT                         (14)

其中：TFBYA＝目标当量比，

      Kathos＝壁流校正量，

      α＝空燃比反馈校正系数，

      KBLRC＝空燃比学习校正系数，

      KAS＝在起动期间和起动之后的增加校正系数，

      KTW＝水温增加校正系数，

      KUB＝未燃烧燃油的增加校正系数，

      KMR＝高负载和高转速的增加校正系数，

      KHOT＝高水温的增加校正系数，

      Ts＝无效脉冲宽度。

如从公式(13)和(14)中可以了解的，常规计算应用各种增加系数KTW、KAS、KUB、KMR、KHOT和Kathos以分别补偿各种操作条件。然而，应用多种系数需要进行很多试验和模拟以确定它们的值。此外，使用该常规计算方法，在确定系数KTW、KAS和KUB时，不执行燃油状态分析。

根据本发明，首先分析喷射燃油的状态(如图2和图3中所示)，并且利用通过该分析所获得的燃油状态模型计算燃油喷射量。在该计算中，不需要系数KTW、KAS、KUB、KMR和KHOT。此外，本发明应用了四种附着量Mfv、Mfp、Cfh和Cfc而未应用常规方法的壁流校正量Kathos。

因此，根据本发明，在简化计算过程的同时，增加了在发动机瞬态下的燃油喷射控制的精确性。

下面将描述在每一种情况下由燃油分配比计算单元52所执行的计算分配比Xn、Yn、Zn、Vn、Wn的方法。

所需喷射量Fin的分配比Xn

X0为作为气体或细微粒喷雾直接流入燃烧室5并被燃烧的、由喷油器21所喷射的燃油的燃油比。根据发明者的模拟，除了在执行进气冲程喷射、辅助空气供给、层状燃烧或涡流控制阀的涡流形成的情况下，X0为百分之几的较小值。影响X0的参数包括喷油器21的喷射正时、喷雾的微粒度、燃油挥发性、在喷油器21周围的温度和相对流率。相对流率是指相对于喷射燃油流率的、由发动机所吸入的气体的流率，并且受发动机转速、进气阀15的配气正时和进气口4的流径直径的影响。如果X0增加，则其它X1-X4将减小。

分配比X0对应于在权利要求中的第一汽化燃油量的比。

X1为附着于进气阀15的部分15a、由喷油器21所喷射的燃油的燃油比。喷油器21面向部分15a，所以大部分喷射的燃油首先附着于部分15a上。因此，在X0-X4中，X1最大。

A部分弹回并且附着于进气口4的壁表面4a上。影响X1的参数为所喷射燃油的进气阀直接附着率，并且X1越大，进气阀直接附着率越高。根据进气口4、进气阀15和喷油器21的设计，进气阀直接附着率可被进行几何计算。

X2为附着于进气口4的壁表面4a的、由喷油器21所喷射的燃油的燃油比。其包括冲击进气阀15的部分15a和弹回的部分以及由于进气阀15的开启，通过反向进气流从部分15a带走的部分，并且附着于进气口4的壁表面4a。在提供辅助空气的情况下，由于辅助空气变大，X2随着燃油喷射的偏离角的增大而增加。由于辅助空气，X2随着燃油喷射从进气口4的上游移动而增加。不像X1，X2随着喷射燃油的进气阀冲击率的变大而降低。

X3为通过进气阀15并且直接附着于燃烧室5的高温壁表面的、由喷油器21所喷射的燃油的燃油比。除了进行进气冲程喷射和辅助空气供给的情况，X3非常小。这是因为在进气阀15闭合时燃油未直接到达燃烧室5。影响X3的参数为燃油喷射的粒度、燃油喷射正时、喷射方向和喷射位置。

分配比X3对应于在权利要求中的第二壁流量的比。

X4为通过进气阀15并且直接附着于燃烧室5的低温壁表面的、由喷油器21所喷射的燃油的燃油比。由于进气冲程喷射，当进气阀15开启时，如果执行燃油喷射，则X4增加。X4的增加导致了燃烧的不稳定、碳氢化合物的增加和漏气的增加。当喷油器21的燃油喷射最终被雾化时，X4较小。影响X4的参数与影响X3的参数相同。

分配比X4对应于权利要求中的第一壁流量的比。

参照图6-8，现在将描述多点喷射(MPI)系统的喷油器(其中燃油被喷射进气阀的阀体)的发明者的分析结果。假定发动机的每一气缸具有一个或两个进气阀。也假定如果两个进气阀被设置，则喷油器具有两个面向每一阀的喷油嘴。图6-8每一区域的沿垂直方向的宽度表示分配比Xn。

参照图6，燃烧燃油汽化得越多和直接流入燃烧室5并被燃烧的燃油的比X0越大，则在喷油器21周围的气体的温度越高。如由图中的虚线所表示的，当发动机1的进气负压较大时，分配比X0的范围也变大。

另一方面，如果发动机1的进气负压变大，喷射燃油扩散，则附着于进气口4的壁表面4a的燃油分配比X2增加。

参照图7，如果发动机转速增加，由于进气口4的气流率增加，则燃烧室5的喷射燃油的进气率也增加。换句话说，分配比X0、X3和X4增加。

参照图8，与排气冲程中的标准燃油喷射相比，通过执行进气冲程中的燃油喷射，分配比X0、X3和X4增加。这是因为在从开启的进气阀15燃烧室5吸入空气的状态下燃油喷射被执行，所以喷射的燃油与进气一起很容易被吸入燃烧室5。由于进气阀15和排气阀16的开启期的重叠，所以当进气阀15开启时保留在燃烧室5中的热燃烧气体可回流到进气口4。

如果在进气冲程之后马上执行燃油喷射，由于向后流动的燃烧气的高温和动能，所以将促进燃油的汽化，并且因此将增加分配比X0。

参照图6-8中所示的特性曲线图，根据喷油器21周围气体的温度、发动机1的负荷和发动机1的转速，确定分配比Xn的值。图6-8的特性曲线图适用于在进气道中具有进气节流阀的发动机和在进气阀中不具有VTC机构的发动机。然而，如在VTC机构28的情况下，配气正时变化较小的VTC机构在容差范围内。

在这里未考虑例如不具有进气节流阀但通过特殊进气阀可调整进气体积的发动机、具有电磁型进气阀的发动机和具有可变压缩比的发动机。

图6的喷油器周围的气体温度为空气和由喷油器21所喷射的燃油周围的剩余气体的周围温度，并且通过进气温度传感器44或水温传感器45的检测温度被估计。

仅通过计算便可获得图6-8中所示的分配比X0-X4的特性曲线图，所以当其被实际应用时，应根据发动机规格对这些分配比的数值进行调整。例如，当喷射正时变化不大时，可不考虑喷射器21的燃油喷射正时的影响。在这种情况下，根据气体的流率和进气负压，可进行下列公式15的校正以确定分配比X0-X4。

X0＝X0P·X0N                                    (15)

其中：X0P＝根据温度和压力的基本分配比(％)

      X0N＝转速校正系数(绝对值)。

根据喷油器周围的气体的温度和进气负压，燃油分配比计算单元52通过查寻图13中所示的特性曲线图计算基本分配比X0P。该图对应于图6中所示的分配比X0的特性曲线。该图被事先存储在控制器31的存储器(ROM)中。进气温度传感器44的检测温度被用做喷油器周围的气体的温度，温度传感器46的检测压力被用做喷油器周围的气体的进气负压。

在图13中，Pm表示进气负压。KPT#为将汽化压力变换为温度的系数。如图中所示，喷油器周围气体的温度越高，喷油器周围气体的进气负压Pm的值越大，则基本分配比(％)增加。当发动机1的负荷较小时，进气负压Pm变大。代替进气负压Pm，基本燃油喷射量TP可被用做表示发动机1负荷的值。

通过查寻具有如图14中所示的特性曲线图，根据由曲轴转角传感器33所检测的发动机转速Ne，转速校正系数X0N被计算。该图对应于图7的分配比X0的特性曲线，并且被设置以使随着发动机转速Ne的增加，转速校正系数X0N采用更大的值。该图被事先存储在控制器31的存储器(ROM)中。

紧接着，通过查寻具有图15中所示的特性曲线的图，燃油分配比计算单元52根据发动机转速Ne计算分配比X3和X4。参照图6，分配比X3和X4基本不受喷油器21周围气体温度的影响。因此，仅取决于发动机转速Ne，可确定分配比X3和X4。该图被事先存储在控制器31的存储器(ROM)中。

使用通过上述方法所获得的分配比X0、X3和X4，通过下列公式(16)和(17)，燃油分配比计算单元52计算分配比X1和X2。

X1＝{100-(X0+X3+X4)}·BT#                       (16)

X2＝{100-(X0+X3+X4)}·(1-BT#)                   (17)

其中：BT#＝进气阀直接附着率。

附着于进气阀15的部分15a的燃油分配比Yn

Y0为作为气体或细微粒喷雾流入燃烧室5并被燃烧的附着于部分15a的燃油的燃油比。影响分配比Y0的参数为燃油挥发性、进气阀温度、在喷油器21周围的气体温度、在附着表面附近的气流率、进气负压和阀边缘的形状。在附着表面的气流率受进气阀15的直径、发动机转速、在具有涡流控制阀的发动机中的涡流控制阀的开启、进气阀15的开启/闭合时间和进气阀15的阀升程的影响。

分配比Y0对应于权利要求中的第七汽化燃油量的比。

Y1为附着于燃烧室5的高温壁表面的、附着于部分15a的燃油的燃油比。分配比Y1可被进一步分成燃油比Y1A，这部分燃油作为油滴或粗微粒喷雾从部分15a移动到燃烧室5，并且附着于高温壁表面；和燃油比Y1B，这部分燃油作为壁流通过进气阀15的阀体从部分15a移动到面向燃烧室5或面向燃烧室5中的另一高温壁表面的部分15b。

影响比Y1A的参数包括在附着表面附近的气流率、部分15a的温度、在喷油器21周围的气体温度或燃油粘度、进气负压、进气阀15的阀边缘的形状、流进燃烧室5中的燃油的流入方向和进气。

影响比Y1B的参数除了包括影响比Y1A的上述参数以为，还包括在燃烧室5内的空燃混合气的流动。

分配比Y1对应于在权利要求中的第六壁流量的比。

Y2为附着于燃烧室5的低温壁表面的、附着于部分15a的燃油的燃油比。分配比Y2也可被进一步分成燃油比Y2A，这部分燃油作为油滴或粗微粒喷雾从部分15a移动到燃烧室5并且附着于低温壁表面；和燃油比Y2B，这部分燃油作为壁流通过燃烧室5中的高温壁表面从部分15a移动到低温壁表面。影响分配比Y2A的参数包括气流率、部分15a的温度、在喷油器21周围的气体温度或燃油粘度、进气负压、阀座端部的形状和流入燃烧室5中的气体的流入方向。影响分配比Y2B的参数除了包括影响Y2A的上述参数以外，还包括在燃烧室5内的气流。

分配比Y2对应于权利要求中的第五壁流量的比。

一些燃油附着于部分15a直到下一燃烧循环。这可由1-Y0-Y1-Y2表示。

附着于进气口4的壁表面4a的燃油分配比Zn。

Z0为变为气体或细微粒喷雾、流入燃烧室5并且被燃烧的、附着于壁表面4a的燃油的燃油比。影响Z0的参数为燃油挥发性、进气口壁表面4a的温度、在喷油器21周围的气体温度、在附着表面附近的气流率、进气负压和阀端部的形状。

在附着表面附近的气流率受进气阀15的直径、发动机转速、在具有涡流控制阀的发动机中的涡流控制阀的开启、进气阀15的开启/闭合时间和进气阀15的阀升程的影响。分配比Z0对应于在权利要求中的第六汽化燃油量的比。

Z1为附着于燃烧室5的高温壁表面、附着于壁表面4a的燃油的燃油比。分配比Z1可被进一步分成燃油比Z1A，这部分燃油作为油滴或粗微粒喷雾从壁表面4a移动到燃烧室5并且附着于高温壁表面；和燃油比Z1B，这部分燃油作为壁流从壁表面4a移动到诸如气缸盖表面51的燃烧室5的高温壁表面。

影响分配比Z1的参数包括在附着表面附近的气流率、壁表面4a的温度、在喷油器周围的气体温度或燃油粘度、进气负压和流入燃烧室5中的气体的流入方向。影响分配比Z1B的参数除了包括影响分配比Z1A的上述参数以外，还包括在燃烧室5内的气流。

分配比Z1对应于权利要求中的第四壁流量的比。

Z2为附着于燃烧室5的高温壁表面、附着于壁表面4a的燃油的燃油比。分配比Z2可被进一步分成燃油比Z2A，这部分燃油作为油滴或粗微粒喷雾从壁表面4a移动到燃烧室5并且附着于高温壁表面；和燃油比Z2B，这部分燃油作为壁流从壁表面4a移动到燃烧室的高温壁表面。

影响分配比Z2A的参数包括在附着表面附近的气流率、进气阀15的部分15a的温度、在喷油器周围的气体温度或燃油粘度、进气负压、进气阀15的阀边缘的形状、流入燃烧室5的气体的流入方向。影响分配比Z2B的参数除了包括影响分配比Z2A的上述参数以外，还包括在燃烧室5内的气流。

分配比Z2对应于权利要求中的第三壁流量的比。

一些燃油附着于壁表面4a直到下一个燃烧循环。这可由1-Z0-Z1-Z2表示。

图9示出了根据上述分析的、附着于进气阀15的部分15a的燃油分配比Yn的特性曲线。图10示出了根据上述分析的、附着于进气口4的壁表面4a的燃油分配比Zn的特性曲线。在图9和图10中，每一区域的垂直方向的宽度表示分配比Yn和Zn。在垂直轴上的分配比(％)表示相对于整个喷射量的百分比。

参照图9，当进气阀15的温度上升时，附着于部分15a的燃油汽化比Y0也随之上升。当进气负压增加时，汽化比Y0的区域也随之增加，如图中的虚线所示。进气阀15经历的温度范围从冷却水温Tw到Tw+300℃。

参照图10，当进气口4的壁表面4a的温度上升时，附着于壁表面4a的燃油的汽化比Z0增加。尽管该特性曲线类似于图9的汽化比Y0的特性曲线，但由于进气口4的壁表面4a通过发动机水套冷却水温的效果被冷却，所以所经历的温度范围被限定在冷却水温Tw-15℃到冷却水温Tw的温度范围。

在燃烧室低温壁表面和燃烧室高温壁表面之间的分配比特性曲线也不同于图9的特性曲线。由于由附着到壁表面4a的燃油所引起的口壁流具有大于由附着到进气阀15的部分15a的燃油所引起的阀壁流的表面区，并且迁移长度较长，所以比Z1和Z2小于比Y1和Y2。

图9和图10中所示的特性曲线的曲线图被事先存储在控制器31的存储器(ROM)中。根据进气阀15的温度和进气负压，通过查寻对应于图9的曲线图，燃油分配比计算单元52计算分配比Yn。根据进气口壁表面4a的温度和进气负压，通过查寻对应于图10的曲线图，分配比Zn也被计算。

由压力传感器46所检测的负压适用于进气负压。也可应用和进气负压有密切关系的、表示发动机负荷的值，即例如上述基本燃油喷射量Tp。由水温传感器45所检测的冷却水温Tw或低于冷却水温Tw15℃的值适用于进气口4壁表面4a的温度。根据冷却水温Tw和发动机1的运行条件，通过一种公知的方法，可计算进气阀15的温度。由日本专利局在1991年所公开的第Tokkai Hei 3-124237号专利公开了该计算方法。

附着于燃烧室5的高温壁表面的燃油分配比Vn

V0为变为气体或细微粒喷雾并且燃烧的、附着于高温壁表面的燃油的燃油比。影响分配比V0的参数为燃油挥发性、进气阀15的部分15b的温度、面向燃烧室5的排气阀16的部分的温度、气缸盖壁表面5a的温度、活塞6的顶部6a的温度、由压缩所引起的空燃混合气的温度上升、附着表面上的燃烧和气流率。

附着表面上的气流率受进气阀15的直径、发动机转速、在具有涡流控制阀的发动机中的涡流控制阀的开启、进气阀15的开启/闭合时间和进气阀15的阀升程的影响。

分配比V0对应于权利要求中的第三汽化燃油量的比。

V1为在活塞6的膨胀行程后，即在火焰被熄灭并且未经燃烧被排出后，根据在燃烧室5中的燃烧气体温度和气流率，被汽化或变为细微粒喷雾的、附着于高温壁表面的燃油的燃油比。

影响分配比V1的参数与影响分配比V0的参数相同。

分配比V1对应于权利要求中的第五汽化燃油量的比。

一些燃油仍附着于高温壁表面直到下一个燃烧循环。这可由1-V1-V2表示。

附着于燃烧室5的低温壁表面的燃油的分配比Wn

W0为被汽化或变为细微粒喷雾并被燃烧的、附着于低温壁表面的燃油的燃油比。影响分配比W0的参数为燃油挥发性、低温壁表面的温度、由于压缩和燃烧所引起的空燃混合气的温度上升、在附着表面上的气流率、燃烧室5的压力变化、发动机润滑油的挥发性和低温壁表面的发动机油附着量。

附着表面上的气流率受进气阀15的直径、发动机转速、在具有涡流控制阀的发动机中的涡流控制阀的开启、进气阀15的开启/闭合时间和进气阀15的阀升程的影响。

分配比W0对应于权利要求中的第二汽化燃油量的比。

W1为在活塞6的膨胀行程后，即在火焰被熄灭并且未经燃烧被排出后，根据在燃烧室5中的燃烧气体温度和气流率，被汽化或变为细微粒喷雾的、附着于低温壁表面的燃油的燃油比。

影响分配比W1的参数与影响分配比W0的参数相同。

分配比W1对应于权利要求中的第四汽化燃油量的比。

W2为由发动机润滑油所稀释的并且流进曲轴箱的、附着于低温壁表面的燃油的比。附着于低温壁表面、流进曲轴箱的燃油包括由活塞6的活塞环所刮去的油中的燃油和从活塞环和气缸壁表面5b之间的缝隙泄露的燃油。

影响分配比W2的参数为发动机转速、气缸壁表面5b的温度、发动机油油膜的厚度、活塞环的形状、活塞环的张力、气缸5中的压力变化、活塞环间隙和活塞环装配间隙。发动机润滑油油膜的厚度受发动机润滑油的油量、温度和粘度的影响。

此外，一些燃油仍附着于低温壁表面直到下一个燃烧循环。这可由1-W0-W1-W2表示。

图11示出了根据上述分析的、附着于燃烧室高温壁表面的燃油分配比Vn的特性曲线；图12示出了根据上述分析的、附着于燃烧室低温壁表面的燃油分配比Wn的特性曲线。图11和12垂直方向区域的宽度表示分配比Vn和Wn。

在图11的竖轴上的分配比(％)表示相对于燃烧室高温壁表面的燃油附着量的百分比；在图12的竖轴上的分配比(％)表示相对于燃烧室低温壁表面的燃油附着量的百分比。

参照图11，燃油挥发比V0随着燃烧室高温壁表面温度的上升而上升。如果发动机1的进气负压增加(如由图中的虚线所示)，则汽化比V0将变大，并且剩余燃油附着比将相应地下降。燃烧室高温壁表面的温度受由空燃混合气的压缩和燃烧所引起的温度上升的影响。

参照图12，燃油汽化比W0随着燃烧室低温壁表面温度的上升而上升。如果发动机1的进气负压增加(如由图中的虚线所示)，则汽化比W0将变大，并且剩余燃油附着比将相应地下降。燃烧室低温壁表面的温度受由空燃混合气的压缩和燃烧所引起的温度上升的影响。

图11和12中所示的特性曲线图被事先存储在控制器31的存储器(ROM)中。根据燃烧室高温壁表面的温度和发动机1的进气负压，通过查寻对应于图11的图，燃油分配比计算单元52计算分配比Vn。根据燃烧室低温壁表面的温度和发动机1的进气负压，通过查寻对应于图12的图，可计算分配比Wn。

燃烧室高温壁表面具有穿过各个部分的较大温度梯度，但在这里，由排气温度传感器48所检测的排气温度被用做表示燃烧室高温壁表面温度的值以及表示进气阀15的温度的值。

燃烧室低温壁表面的温度被设置为在Tw～Tw-15℃之间的值。Tw为由水温传感器45所检测的发动机1的冷却水温。

如上所述，本发明分别分析了附着于燃烧室高温壁表面的燃油的状态和附着于燃烧室低温壁表面的燃油的状态，并且因此使用所获得的每个状态模型对燃油喷射量进行计算和控制。

尽管在气缸壁表面5b的燃烧室低温壁表面上和在诸如气缸盖壁表面5a和面向燃烧室5的进气阀15的部分15b的燃烧室高温壁表面上，附着燃油的挥发特性具有很大的不同，但通过使用根据本发明的每一状态模型，可正确地了解喷射燃油的状态，特别是可提高在瞬态下的内燃发动机空燃比控制的精确性。

下面，参照图16-18，将描述和要求确定单元71和所需要喷射量计算单元75的功能有关的本发明的第二实施例。

在第一实施例中，根据由要求确定单元71所确定的要求所需喷射量，计算单元75有选择地应用公式(10)或(11)计算所需喷射量Fin。

因此，如果要求确定单元71的确定结果改变，则所需喷射量Fin将逐步改变，因此将改变发动机输出，并且可能发生转矩冲击。

在本实施例中，为了防止与要求改变同时发生的转矩冲击，要求确定单元71根据每一要求的状态计算要求比。

通过进行在公式(10)的计算值和公式(11)的计算值之间的插值计算，所需喷射量计算单元75计算所需喷射量Fin。

除了要求确定单元71和所需喷射量计算单元75以外，该结构与第一实施例的结构相同。每一要求的状态被确定如下。

参照图16，本实施例认为当发动机起动后的逝去的时间为0时，对发动机运行稳定性的要求为100％，并且对发动机运行稳定性的要求随着逝去的时间而降低。

参照图17，本实施例认为直到加速踏板压下量超过预定量为止，对发动机输出功率的需求为0，并且随着加速踏板压下量从预定量增大到最大值，对发动机输出功率的要求从0增加到100％。

参照图18，本实施例认为当三元催化转化器9的催化温度等于或大于激活温度时，排气成分要求为100％，在发动机刚起动后排气成分要求为0，并且随着催化温度的上升要求向100％增加。

具有图16-18中所示的特性曲线的要求的图被事先存储在控制器31的存储器(ROM)中。

根据发动机起动的逝去时间，通过查寻对应于图16的图，确定单元71确定发动机运行稳定性的要求；根据由加速踏板降低传感器42所检测的加速踏板降低量，通过查寻对应于图17的图，要求确定单元71确定发动机输出功率的要求；根据由催化温度传感器43所检测的温度，通过查寻对应于图18的图，要求确定单元71确定排气成分的要求。

从要求确定单元71计算的三种要求中，所需喷射量计算单元75选择具有最大值的要求。另一方面，进行公式(10)和(11)的计算，并且获得公式(10)的计算结果Fin1和公式(11)的计算结果Fin2。根据这些计算结果和要求，通过按照下列公式(18)进行插值计算，所需喷射量计算单元75计算所需喷射量Fin。

Fin＝Fin2·(要求/100)+Fin1·(要求/100)              (18)

通过将根据要求的插值计算应用到所需喷射量Fin的计算，当要求改变时，不会出现燃油喷射量的突然变化，并且可防止转矩冲击。

2003年3月11日在日本申请的第Tokugan 2003-064747、2003-064760和2003-064766号专利的内容以参照的方式被包含在这里。

尽管参照本发明的某一实施例，上面已描述了本发明，但本发明不限于上述的实施例。在权利要求的范围内，本领域的技术人员可对上述实施例进行各种修改和变化。

例如，上述实施例针对的是具有L-jetronic型燃油喷射装置的内燃发动机1，但本发明也可被应用于具有D-jetronic型燃油喷射装置的内燃发动机。

利用附着于燃烧室低温壁表面的燃油的状态模型和附着于燃烧室高温壁表面的燃油的状态模型，根据本发明的燃油喷射量的控制也可被应用于其中燃油直接喷射进燃烧室5的直接喷射型内燃发动机。

根据本发明的实施例限定的权利要求如下：

Claims (17)

1、一种用于内燃发动机(1)的燃油供给控制装置，该内燃发动机(1)包括：由低温壁表面(5B)和高温壁表面(5a、6a、15a)形成的燃烧室(5)，和提供易挥发的液体燃油到燃烧室(5)的燃油供给机构(21)，该装置包括：

传感器(45)，检测低温壁表面(5b)的温度；

传感器(48)，检测高温壁表面(5a、6a、15a)的温度；

程序控制器(31)，被编程成：

分别计算附着于低温壁表面(5b)的燃油量，附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的燃油量，和相对于由燃油供给装置(21)所提供的燃油量的、在燃烧室(5)中以气体或细微粒喷雾的形式所提供的第一汽化燃油量；

根据低温壁表面(5b)的温度，计算从附着于低温壁表面(5b)的燃油汽化的并被燃烧的第二汽化燃油量；

根据高温壁表面(5a、6a、15a)的温度，计算从附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的燃油汽化的并被燃烧的第三汽化燃油量；

根据第一汽化燃油量、第二汽化燃油量和第三汽化燃油量，计算在燃烧室(5)中的燃烧燃油量；

根据燃烧燃油量，计算目标燃油喷射量；

根据目标燃油喷射量，控制由燃油供给机构(21)提供的燃油量。

2、如权利要求1中所述的燃油喷射控制装置，其中控制器(31)还被编程成随着低温壁表面(5b)的温度的上升增加相对于由燃油供给机构(21)所提供的燃油量的第二汽化燃油量，和随着高温壁表面(5a、6a、15a)的温度的上升增加相对于由燃油供给机构(21)所提供的燃油量的第三汽化燃油量。

3、如权利要求2中所述的燃油喷射控制装置，其中发动机(1)还包括膨胀和收缩燃烧室(5)的活塞(6)，和根据燃烧室(5)的膨胀将空气吸入燃烧室(5)的进气道(3)；所述燃油喷射控制装置还包括检测发动机(1)的进气负压的传感器(46)；并且控制器(31)还被编程成随着进气负压的上升增加相对于由燃油供给机构(21)所提供的燃油量的第二汽化燃油量和第三汽化燃油量。

4、如权利要求1中所述的燃油喷射控制装置，其中发动机(1)包括膨胀和收缩燃烧室(5)的活塞(6)，装有活塞(6)并且由冷却水冷却的气缸(50)和气缸盖(49)；燃烧室(5)由气缸(50)的壁表面(5b)、活塞(6)的顶部(6a)和气缸盖(49)的壁表面(5a)构成；低温壁表面(5b)包括气缸(50)的壁表面(5b)，高温壁表面包括活塞(6)的顶部(6a)和气缸盖(49)的壁表面(5a)。

5、如权利要求4中所述的燃油喷射控制装置，其中发动机(1)还包括进气道(3)、连接进气道(3)和燃烧室(5)的形成于气缸盖(49)中的进气口(4)、和开启及闭合进气口(4)的进气阀(15)，燃油供给机构(21)包括使燃油向进气口(4)中的进气阀(15)喷射的喷油器(21)。

6、如权利要求5中所述的燃油喷射控制装置，其中该装置还包括检测通过进气口(4)循环的气体的温度的传感器(44)，并且控制器(31)还被编程成增加相对于由燃油供给机构(21)所提供的燃油量的第一汽化燃油量。

7、如权利要求1-6中的任何一个所述的燃油喷射控制装置，其中发动机(1)还包括排气道(8)、将燃烧室(5)的排气排出到排气道(8)的排气阀(10)、净化排气道(8)中的排气的三元催化转化器(9)；燃油喷射控制装置还包括检测三元催化转化器(9)的催化剂温度的传感器(43)；控制器(31)还被编程成：根据低温壁表面(5b)的温度计算从附着于低温壁表面(5b)的燃油所汽化的并被排出到排气道(8)而未被燃烧的第四汽化燃油量，根据高温壁表面(5a、6a、15a)的温度计算从附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的燃油所汽化的并被排出道排气道(8)而未被燃烧的第五汽化燃油量，根据燃烧室(5)中的燃烧燃油量的总量、第四汽化燃油量和第五汽化燃油量，在催化剂温度已达到激活温度后，确定目标燃油喷射量以使排气道(8)中的排气成分与理论空燃比相对应。

8、如权利要求7中所述的燃油喷射控制装置，其中发动机(1)包括用于驱动具有加速踏板(41)的车辆的发动机(1)，该装置包括检测加速踏板降低量的传感器(42)，控制器(31)还被编程成当加速踏板降低量超过预定量时，根据燃烧燃油量确定目标燃油喷射量从而使发动机(1)在预定浓空燃比下运转。

9、如权利要求7中所述的燃油喷射控制装置，其中控制器(31)还被编程成测量从发动机(1)起动逝去的时间，并且，直到该逝去时间达到预定的发动机预热时间为止，根据燃烧燃油量确定目标燃油喷射量以使发动机(1)在预定浓空燃比下运转。

10、如权利要求1中所述的燃油喷射控制装置，其中发动机(1)包括进气道(3)、气缸盖(49)、连接进气道(3)和燃烧室(5)的形成于气缸盖(49)的进气口(4)，和开启及闭合进气口(4)的进气阀(15)；燃油供给机构(21)包括向进气口(4)中的进气阀(15)喷射燃油的喷油器(21)；控制器(31)还被编程成分别计算相对于由燃油供给机构(21)所提供的燃油量的附着于进气口(4)的壁表面(4a)的燃油量、附着于进气阀(15)的燃油量、直接附着于低温壁表面(5b)的第一壁流量和直接附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的第二壁流量，计算已从进气口(4)的壁表面(4a)移动并附着于低温壁表面(5b)的第三壁流量和已从进气口(4)的壁表面(4a)移动并附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的第四壁流量，计算已从进气阀(15)移动并附着于低温壁表面(5b)的第五壁流量和已从进气阀(15)移动并附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的第六壁流量，根据第一壁流量、第三壁流量和第五壁流量计算附着于低温壁表面(5b)的燃油量，根据第二壁流量、第四壁流量和第六壁流量计算附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的燃油量。

11如权利要求10中所述的燃油喷射控制装置，其中控制器(31)还被编程成：计算为附着于进气口(4)的壁表面(4a)的燃油量的一部分的、流入燃烧室(5)的第六汽化燃油量和为附着于进气阀(15)的燃油的一部分的、流入燃烧室(5)的第七汽化燃油量；根据第一汽化燃油量、第六汽化燃油量和第七汽化燃油量计算燃烧燃油量。

12、如权利要求11中所述的燃油喷射控制装置，其中该装置还包括检测发动机(1)的冷却水温的传感器(45)，并且控制器(31)还被编程成随着冷却水温的上升增加第一汽化燃油量。

13、如权利要求11中所述的燃油喷射控制装置，其中该装置还包括检测进气阀(15)的温度的传感器(48)，并且控制器(31)还被编程成：根据冷却水温计算进气口(4)的壁表面(4a)的温度；随着进气口(4)的壁表面(4a)的温度的上升增加相对于附着于进气口(4)的壁表面(4a)的燃油的第六汽化燃油量；和随着进气阀(15)的温度的上升增加相对于附着于进气阀(15)的燃油的第七汽化燃油量。

14、如权利要求11中所述的燃油喷射控制装置，其中该装置还包括检测发动机(1)的进气负压的传感器(46)，并且控制器(31)还被编程成随着进气负压的上升增加第一汽化燃油量。

15、如权利要求11中所述的燃油喷射控制装置，其中该装置还包括检测发动机(1)的进气负压的传感器(46)，并且控制器(31)还被编程成随着进气负压的上升增加相对于附着于进气阀(15)的燃油的第七汽化燃油量。

16、如权利要求11-15中的任何一个所述的燃油喷射控制装置，其中控制器(31)还被编程成根据喷油器(21)的燃油喷射正时计算第一汽化燃油量，附着于进气口(4)的壁表面(4a)的燃油量，附着于进气阀(15)的燃油量，相对于燃油供给机构(21)所提供的燃油量的第一壁流量和第二壁流量。

17、一种用于内燃发动机(1)的燃油供给控制方法，该内燃发动机(1)包括由低温壁表面(5B)和高温壁表面(5a、6a、15a)形成的燃烧室(5)和将易挥发的液体燃油提供到燃烧室(5)的燃油供给机构(21)，该方法包括：

确定低温壁表面(5b)的温度；

确定高温壁表面(5a、6a、15a)的温度；

分别计算附着于低温壁表面(5b)的燃油量、附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的燃油量，和相对于由燃油供给装置(21)所提供的燃油量的、在燃烧室(5)中以气体或细微粒喷雾的形式所提供的第一汽化燃油量；

根据低温壁表面(5b)的温度计算从附着于低温壁表面(5b)的燃油汽化的并被燃烧的第二汽化燃油量；

根据高温壁表面(5a、6a、15a)的温度计算从附着于高温壁表面(5a、6a、15a)的燃油汽化的并被燃烧的第三汽化燃油量；

根据第一汽化燃油量、第二汽化燃油量和第三汽化燃油量，计算在燃烧室(5)中的燃烧燃油量；

根据燃烧燃油量，计算目标燃油喷射量；

根据目标燃油喷射量，控制由燃油供给机构(21)提供的燃油量。

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