專利名稱：內燃機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機，該內燃機能夠控制燃料噴射到進氣通道中的狀況，而無需在氣缸內直接設置將燃料噴射到氣缸中的直噴噴射器，從而獲得高性能。
背景技術：
作為一種內燃機(發動機)，已知包含設置在氣缸內以將燃料直接噴射到氣缸中的直噴噴射器、以及將燃料噴射到進氣通道中的噴口噴射器的一種發動機(參見專利文獻 1)。在包含直噴噴射器和噴口噴射器的發動機中，通過其中利用將高壓燃料從直噴噴射器直接噴射到氣缸中而使具有豐富燃料的空燃混合物可以聚集在火花塞周圍的所謂分層稀薄燃燒，燃燒可以在總的空燃比稀薄的方向上進行，并且可以實現燃料消耗的顯著減少。而且，可以利用燃料氣化的潛熱來冷卻進氣，并且可以使空燃混合物的溫度下降以抑制爆震的發生。此外，由于通過冷卻進氣可以使空氣密度上升，所以可以使滿載時的進氣量增大而改善性能。此外，通過將燃料從噴口噴射器直噴射到進氣通道中，在氣缸內部的流動弱并且空燃混合物的均勻性變差的低負載運轉區域中，能夠促進所述空燃混合物的均勻化。然而，在包含直噴噴射器和噴口噴射器的發動機中，設置在氣缸中的直噴噴射器的頂端暴露于高溫和高壓的燃燒氣體。因此，即使在為了促進空燃混合物的均勻化而從噴口噴射器噴射燃料的情況下，為了以通過燃料噴射的冷卻作用來冷卻直噴噴射器的頂端， 也需要延長燃料從直噴噴射器的噴射。因而，在當前條件下，不能僅僅從噴口噴射器來進行燃料噴射。此外，由于從直噴噴射器噴射的部分燃料撞擊燃燒室的壁并且以液態膜的狀態燃燒，所以存在大量顆粒物質被排出的問題。此外，由于從直噴噴射器以高壓噴射燃料，所以擔心高壓泵的功率損失將會影響性能。此外，由于直噴噴射器需要保證耐熱性和耐壓性，并且直噴噴射器的頂端暴露于燃燒氣體，所以根據運轉條件，由于燃燒產物或燃料的碳化引起的沉積物很容易堆積，并且需要針對沉積物的裝置。因此，在包含直噴噴射器的內燃機中，存在燃料噴射系統的成本高的問題。引用列表[專利文獻1]日本專利公開No. 2009-228447
發明內容
技術問題已經考慮到上述情況而創造了本發明，并且其目的是提供這樣一種內燃機，其能夠控制燃料噴射到進氣通道的狀況，而無需在氣缸內部設置將燃料噴射到該氣缸中的直噴噴射器，從而維持了與將燃料直接噴射到氣缸中的情況下的性能一致的性能，并且獲得了高性能。問題的解決方案
為了實現上述目的，提供一種內燃機，包括噴射器，將燃料噴射到進氣通道中；進氣沖程噴射裝置，使所述噴射器在進氣沖程中噴射燃料；排氣沖程噴射裝置，使所述噴射器在排氣沖程中噴射燃料；燃壓設定裝置，根據內燃機的轉速和負載來設定燃壓；以及噴射控制裝置，根據內燃機的轉速和負載以及由所述燃壓設定裝置所設定的燃壓來控制進氣沖程噴射裝置和排氣沖程噴射裝置的操作比，并且設定噴射器的燃料噴射時間。在本發明中，在進氣沖程期間通過進氣沖程噴射裝置將燃料噴射到進氣通道中， 并且當進氣門打開時使燃料流入到氣缸中。此外，根據發動機的轉速和負載以及燃壓，在排氣沖程期間通過排氣沖程噴射裝置將燃料噴射到進氣通道中。通過噴射控制裝置來控制進氣沖程噴射裝置和排氣沖程噴射裝置的操作比。在利用進氣沖程噴射裝置的燃料噴射中，在進氣門打開時噴射燃料，從而抑制了燃料附著到壁面，以利用燃料的氣化的潛熱來冷卻進氣而不是冷卻具有大比熱的壁面，從而降低了空燃混合物的溫度而抑制了爆震的發生，并且提高了空氣密度而增大了滿載時的進氣量。在利用噴射器的燃料噴射中，當進氣門打開時，燃料在氣門座與傘形部之間通過并且被直接引入到氣缸。在利用排氣沖程噴射裝置的燃料噴射中，使得在進氣口中預先與空氣混合的燃料 (空燃混合物)流入到氣缸中。從而，在氣缸內部的流動弱并且混合氣的均勻化變差的低負載的運轉區域中，能夠促進所述空燃混合物的均勻化。由于噴射器設置在進氣通道中，所以得到了不暴露于高溫、高壓的燃燒氣體并且不需要保證耐熱性和耐壓性的簡單結構。此外，由于沒有必要噴射高壓燃料，所以不需要高壓泵，并且能夠使得由于泵的功率損失導致的對性能的影響小。因此，通過在氣缸內不設置將燃料直接噴射到氣缸中的直噴噴射器的情況下控制燃料噴射到進氣通道的狀況，即，通過根據運轉狀態來設定進氣沖程中的燃料噴射與排氣沖程中的燃料噴射的比率，可以維持與在將燃料直接噴射到氣缸中的情況下的性能一致的性能，并且能夠獲得高性能。所述內燃機可以被構造成使得當轉速較快并且負載較高時，燃壓設定裝置將燃壓設定為較高。在本發明中，當發動機的轉速較快并且負載較高時，燃壓被設定為較高。因而，通過在其中每個沖程的時段(時間)短并且所需的燃料噴射量增大的高速且高負載時使燃壓高，可以在短的噴射時段內噴射需要量的燃料。所述內燃機可以被構造成使得當轉速較慢并且負載較高時，噴射控制裝置將進氣沖程噴射裝置的操作比控制為較高。在本發明中，在低轉速且低負載運轉時，使得燃料在進氣沖程中噴射的比率大，從而利用燃料氣化的潛熱來冷卻進氣。因而，抑制了爆震的發生，空氣密度升高而增大了進氣量，并且獲得了高輸出。所述內燃機可以進一步包括檢測實際燃壓的燃壓檢測裝置，并且該燃壓控制裝置可以被構造成當由該燃壓檢測裝置檢測到的實際燃壓與目標燃壓不同的情況下，噴射控制裝置改變進氣沖程噴射裝置和排氣沖程噴射裝置的操作比。在本發明中，當實際燃壓與目標燃壓不同時，S卩，在燃壓控制期間，進氣沖程噴射裝置與排氣沖程噴射裝置的操作比改變，并且進行適合實際運轉狀態的燃料噴射。此外，在所述內燃機中，優選在進氣門在關閉方向上發生位移速度之前，進氣沖程噴射裝置從噴射器噴射燃料，并且如果判定在該期間不能噴射預定量的燃料，那么從噴射器的燃料噴射被延長，直至進氣門在關閉方向上發生位移速度的時段為止。本發明的有益效果本發明的內燃機可以控制燃料到進氣通道的噴射的狀況，而不在氣缸內設置將燃料噴射到氣缸中的直噴噴射器，從而維持了燃料被直接噴射到氣缸中的情況下的性能，并且獲得了高性能。
圖1是關于本發明一個實施例的內燃機的示意結構圖。圖2是圖1的主要部分的構造圖。圖3是示出了噴射控制的功能的示意框圖。圖4是燃料噴射的控制流程圖。圖5是燃料噴射的控制流程圖。圖6是設定燃壓的控制map圖。圖7是設定進氣沖程的噴射率的控制map圖。圖8是示出了燃料噴射狀況與氣門操作隨著時間變化的示意圖。圖9是示出了燃料噴射狀況與氣門操作隨著時間變化的示意圖。圖10是示出了燃料噴射狀況與氣門操作隨著時間變化的示意圖。圖11是示出了進氣門的升程操作與位移速度隨著時間變化的示意圖。
具體實施例方式將參考圖1和圖2來描述本發明的內燃機。圖1示出了本發明一個實施例的整個內燃機的示意結構圖，而圖2示出了進氣口周圍的構造。如圖1所示，每個氣缸的火花塞3安裝于作為內燃機(發動機)的發動機主體(下文中，稱為“發動機”)1的氣缸頭2，并且輸出高壓的點火線圈4連接于火花塞3。此外，對于每個氣缸，氣缸頭2形成有進氣口 5 (進氣通道)，并且進氣門7設置在每個進氣口 5的燃燒室6側。進氣門7隨著根據發動機的旋轉而旋轉的凸輪軸(未示出)的凸輪而被打開或關閉，以便進行每個進氣口 5和燃燒室6之間的連通或阻斷。進氣歧管9的一端連接于各自的進氣口 5，并且該進氣歧管9與該進氣口 5連通。 電磁燃料噴射閥(噴射器)10安裝于進氣歧管9，并且經由燃料管8將燃料從燃料箱供應到噴射器10。該電磁燃料噴射閥10可以安裝于氣缸頭2。此外，對于每個氣缸，氣缸頭2形成有排氣口 11，并且排氣門12設置在排氣口 11 的燃燒室6側上。排氣門12隨著根據發動機的旋轉而旋轉的凸輪軸(未示出)的凸輪而被打開或關閉，以便進行各自的排氣口 11和燃燒室6之間的連通或阻斷。而且，排氣歧管13的一端連接于各自的排氣口 11，并且排氣歧管13與該排氣口 11連通。此外，由于這種類型的發動機是已知的，所以省略其構造的細節。在噴射器10的上游側上，進氣管14連接于進氣歧管9，電磁節氣門15安裝于進氣管14，并且該進氣管14具有檢測節氣門15的開度的節氣門位置傳感器16。通過油門位置傳感器62來檢測油門踏板61的踩踏量，并且基于油門位置傳感器62的檢測信息來操作節氣門15。在節氣門15的上游側上，設置有測量進氣量的氣流傳感器17。作為該氣流傳感器 17，可以使用卡門渦(Karman vortex)式或熱膜式氣流傳感器。此外，在進氣歧管9與節氣門15之間的進氣管14之間設置有儲風箱18。排氣管20連接于排氣歧管13的另一端，并且排氣再循環口(EGR 口)21從排氣歧管13分支。EGR管22的一端連接于EGR 口 21，而EGR管22的另一端連接于儲風箱18的上游部分的進氣管14。靠近儲風箱18的EGR管22具有EGR閥23。當打開EGR閥23時， 一部分排氣經由EGR管22被引入到儲風箱18的上游部分的進氣管14中。S卩，EGR管22和EGR閥23構成了排氣再循環裝置(EGR裝置)。EGR裝置是用于使一部分排氣再循環到發動機1的進氣系統(儲風箱18)、降低發動機1的燃燒室6中的燃燒溫度并減少氮氧化物(NOx)的排放量的一種裝置。當EGR閥23打開或關閉時，一部分排氣根據開度作為EGR氣體以預定的EGR率而再循環到進氣系統。此外，當排氣通過EGR裝置再循環到發動機1的進氣系統時，能夠減少由節氣門15 控制的空氣量。即，即使節氣門15打開，也而沒有大量空氣流入，并且能夠減少節氣門15的節氣損失。此外，即使在低速且低旋轉區域中，在流入到燃燒室中的進氣中也能引起湍流。同時，進氣歧管9具有擾流片25，并且通過諸如負壓致動器這樣的致動器沈來使該擾流片25打開或關閉。擾流片25由諸如蝴蝶閥或百葉閥這樣的開閉式閥門構成，并且如圖1所示，該擾流片25適合于使進氣通道的下半部分打開或關閉。S卩，通過關閉擾流片 25，在進氣通道橫截面的上側中形成開口部，并且通過使進氣通道的橫截面變窄而使燃燒室6的內部發生縱向湍流。此外，儲風箱18的上游部分的進氣管14具有增壓器51。在增壓器51中，發動機 1的排氣使設置在排氣歧管13處的排氣渦輪51a旋轉，通過直接連接于排氣渦輪51a的進氣壓縮機51b的操作，進氣被壓縮并且體積密度增大，并且，壓縮了的并且體積密度增大了的進氣被運送(增壓)至燃燒室6。排氣凈化催化劑(例如，三效催化劑)55放置在與排氣歧管13相連的排氣管20 中，并且排氣被該排氣凈化催化劑55凈化。例如，在排氣凈化催化劑55中，當排氣空燃比接近理論空燃比(理論配比)時，排氣中含有的碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物 (NOx)等被凈化。此外，當排氣空燃比已經達到氧化性氣氛(稀空燃比)時，HC或CO被氧化或凈化，并且存儲氧氣(O2)直到排氣空燃比變成還原性氣氛(濃空燃比)為止。當排氣空燃比已經達到濃空燃比時，NOx被還原或凈化，并且釋放所儲存的氧氣02，并且，HC或CO 被氧化或凈化。發動機1具有可變氣門機構63，該可變氣門機構63任意改變進氣門7和排氣門 12的升程量和升程時期(氣門工作狀態)。隨著通過可變氣門機構63來改變凸輪相位，隨意地設定進氣門7和排氣門12的工作狀態。此外，燃料管8具有燃壓傳感器64，該燃壓傳感器64檢測供應到噴射器10的燃料的壓力。此外，發動機1具有檢測曲柄角以獲得發動機轉速(Ne)的曲柄角傳感器32，以及檢測冷卻水溫度的水溫傳感器33。E⑶(電子控制單元)31包括輸入/輸出單元、存儲單元(ROM、RAM等)、中央處理器(CPU)、計時器等等。由E⑶31來進行發動機1的綜合控制。諸如上述的節氣門位置傳感器16、氣流傳感器17、曲柄角傳感器32、水溫傳感器 33、油門位置傳感器62和燃壓傳感器64這樣的各種傳感器連接于ECU 31的輸入側，并且由這些傳感器檢測到的檢測信息被輸入到E⑶31的該輸入側。此外，可變氣門機構63的信息被輸入到ECU 31，并且進氣門7和排氣門12的升程量和升程時期的信息被發送到ECU 31。同時，諸如上述的點火線圈4、節氣門15、噴射器10的驅動裝置、EGR閥23、擾流片 25的致動器沈以及可變氣門機構63這樣的各種輸出裝置連接于E⑶31的輸出側。E⑶ 31基于由各種傳感器檢測的檢測信息而計算出的燃料噴射量、燃料噴射時段、燃料噴射時間、點火時間、EGR閥23的工作時間和工作量(排氣的再循環量EGR量)、擾流片25的工作時間以及進氣門7和排氣門12的工作狀態(氣門工作狀態)等被輸入到這些各種輸出裝置中。基于由各種傳感器檢測的檢測信息將空燃比設定為合適的目標空燃比，并且在恰當的時刻從噴射器10噴射根據所述目標空燃比的量的燃料，將節氣門15調節為合適的開度，并且在恰當的時刻通過火花塞3進行火花點火。本實施例的發動機1適于在進氣沖程期間從噴射器10噴射燃料，并且在排氣沖程期間從噴射器10噴射燃料。此外，如果在噴射的燃料已經到達進氣門7附近時打開該進氣門7，這種情況被定義為進氣沖程噴射。如果進氣門7還沒有被打開，這種情況被定義為排氣沖程噴射。實際上，由于存在時間延遲，例如從噴射器的驅動指令直到燃料到達進氣門7 附近為止的噴射器閥門的閥門打開延遲、以及從噴射器10到進氣門7的傳輸延遲，所以進氣沖程噴射的噴射器驅動指令可能是在排氣沖程期間進行的。通過在進氣門7打開的進氣沖程期間噴射燃料，抑制了燃料附著在進氣口 5或進氣門7的傘形部，使得燃料的氣化潛熱能夠用于冷卻進氣。因此，可以使混合氣的溫度降低來抑制爆震的發生，可以使空氣密度增加而增大了滿載時的進氣量，并且，即使在口噴射的情況下，也能夠最大程度地實現進氣冷卻的效^ ο如圖2所示，關于利用噴射器10的燃料噴射，當進氣門7打開時，燃料在進氣口 5 的氣門座與進氣門7的傘形部之間經過，并且直接進入到燃燒室6內。在這種情況下，通過使燃料不均勻地分布在附圖中的橫跨氣門軸的上側上，能夠加強燃燒室6中的湍流。此外， 通過使燃料不均勻地分布在跨過氣門軸的左方向和右方向中任意一個方向上，能夠加強燃燒室6中的渦流。空燃混合物是通過在排氣沖程期間從噴射器10噴射燃料而獲得的在進氣口 5內部被充分均勻混合的燃料和空氣。由于噴射器10設置在進氣口 5中，所以該噴射器10具有不需要確保耐熱性和耐壓性的簡單的連接結構，而沒有被暴露于高溫和高壓的燃燒氣體。 此外，由于不需要噴射高壓燃料，能夠使由于泵的功率損失導致的對性能的影響小。因此，在氣缸中不設置用于將燃料直接噴射到氣缸中的直噴噴射器的情況下，通過控制到進氣通道的燃料噴射的狀況，即，通過根據運轉情況來設定進氣沖程中的燃料噴射與排氣沖程中的燃料噴射的比率，可以維持燃料被直接噴射到氣缸中的情況下的性能， 并且獲得高性能。ECU 31的噴射控制裝置根據發動機1的運轉狀態來設定所述進氣沖程中的燃料噴射與所述排氣沖程中的燃料噴射的比率。將參考圖3至圖11來描述具體的控制情況。圖3示出了顯示噴射控制的功能的示意框圖，圖4和圖5示出了描述利用燃料噴射裝置的燃料噴射的狀況的流程，圖6示出了設定燃壓的map圖，圖7示出了設定進氣沖程的噴射率的map圖，圖8至圖10示出了燃料噴射狀況與氣門操作隨著時間的變化，并且圖 11示出了進氣門的升程操作與位移速度隨著時間的變化。如圖3所示，基于曲柄角傳感器32的檢測信息的發動機轉速(Ne)、氣流傳感器17 的檢測信息、油門位置傳感器62的檢測信息、基于燃壓傳感器64的檢測信息的實際燃壓 (Preal)以及基于可變氣門機構63的相位和升程信息(氣門相位和氣門升程)被輸入到 ECU 31。E⑶31具有燃壓設定裝置71，該燃壓設定裝置71根據發動機1的發動機轉速 (Ne)和負載(進氣量等)來設定燃壓(目標燃壓)Pobj。由該燃壓設定裝置71所設定的目標燃壓Pobj被發送到噴射控制裝置72。在噴射控制裝置72中，根據目標燃壓Pobj以及發動機1的發動機轉速(Ne)和負載(進氣量等)來設定進氣沖程噴射中的燃料噴射與排氣沖程中的燃料噴射的比率。此外，E⑶31具有進氣沖程噴射裝置73和排氣沖程噴射裝置74，該進氣沖程噴射裝置73在進氣沖程期間從噴射器10噴射燃料，該排氣沖程噴射裝置74在排氣沖程期間從噴射器10噴射燃料。驅動指令從所述進氣沖程噴射裝置73和排氣沖程噴射裝置74發送到噴射器10，并且在預定的沖程時間噴射預定量的燃料。由噴射控制裝置72所設定的進氣沖程噴射中的燃料噴射與排氣沖程中的燃料噴射的比率的信息被發送到進氣沖程噴射裝置73和排氣沖程噴射裝置74，并且，根據關于所述比率的信息，將驅動指令從進氣沖程噴射裝置73和排氣沖程噴射裝置74發送到噴射器 10。將參考圖4至圖11來說明具體的處理狀況。如圖4所示，當開始處理時，在步驟S 1中，由發動機轉速Ne和油門開度θ aps計算目標轉矩Tobj。在步驟S2中，從E⑶map圖中讀取并設定目標燃壓Pobj、目標總燃料噴射量Qobj以及目標進氣沖程噴射比Rin (0%到100%)。將目標燃壓Pobj和目標進氣沖程噴射比Rin(0%到100% )設定為使得燃料效率、排氣和輸出在各自的操作點時進入最佳狀態。如圖6所示，從目標轉矩與發動機轉速Ne之間的關系來設定目標燃壓Pobj。當發動機轉速Ne變快以及目標轉矩(負載)變得越高時，將燃壓(目標燃壓)設定為越高。 即，通過在各沖程的時段(時間)短并且所需的燃料噴射量增大的高速且高負載運轉時，使燃壓大，可以在短的噴射時段內噴射所需量的燃料。此外，如圖7所示，將目標進氣沖程噴射比Rin(0%到100%)設定為使得當發動機轉速Ne變慢以及目標轉矩(負載)變高時，進氣沖程噴射裝置73 (參見圖幻的操作比變大。即，在低速且高負載運轉時，使得其中在進氣沖程噴射燃料的比率大，抑制了爆震的發生，空氣密度升高而增大了進氣量，并且獲得了高輸出。在易于發生爆震的高負載區域中，由于進氣沖程噴射，通過進氣冷卻效果抑制了爆震。因此，進氣沖程噴射比升高，并且燃壓被設定為高。在節氣門完全打開的滿載時，還可以實現由于進氣冷卻效果的填充效率提高。具體地，在高發動機轉速的區域中，在進氣沖程期間可以噴射燃料的時間變短。因此，燃壓被設定為較高。在不發生爆震的低負載區域中，燃料泵的功率損失減少。因此，燃壓被設定為低。而且，為了防止燃料混合方面變差，排氣沖程噴射比升高。往回參考圖4的流程圖，在步驟S3中，根據下面的表達式(1)和( 來計算進氣沖程噴射量Qobji和排氣沖程噴射量Qobje。Qobji = (Rin/100) XQo bj (1)Qobje = Qobj-Qobji (2)S卩，通過使從圖7讀取的目標進氣沖程噴射比Rin(0%到100% )乘以目標總燃料噴射量Qo bj得到進氣沖程噴射量Qobji，而通過從標總燃料噴射量Qo bj減去進氣沖程噴射量Qobji得到排氣沖程噴射量Qobje。在步驟S4中，從E⑶map圖中讀取并設定進氣沖程噴射終止時間θ eoii和排氣沖程噴射開始時間θ Soie0在步驟S5中，當設定了目標燃壓Pobj、進氣沖程噴射量Qobji、排氣沖程噴射量Qobje、進氣沖程噴射終止時間θ eoii和排氣沖程噴射開始時間θ soie時， 由燃壓檢測器64檢測實際燃壓I^real。處理進行到步驟S6，并且在該步驟S6中，判斷目標燃壓Pobj與實際燃壓Preal是否彼此一致。如果在步驟S6中判定目標燃壓Pobj與實際燃壓Preal彼此不一致，那么在步驟S7中以正常狀態進行燃料噴射控制。即，基于目標進氣沖程噴射量(目標Qobji)、目標排氣沖程噴射量(目標Qobje)、目標進氣沖程噴射終止時間(目標θ e0ii)和目標排氣沖程噴射開始時間(目標θ soie)來控制燃料噴射。在進行了正常控制之后，過程進行到圖5的流程圖(A)并且進行至返回。此外，在進行了正常控制的情況下，如果還存在燃壓的余量那么還能夠執行控制來降低燃壓，從而可以減少燃料泵的功率損失。如果在步驟S6中判定Pobj與Preal彼此一致，即，如果判定正進行燃壓控制，則處理進行到圖5的流程圖(B)，基于實際燃壓Preal設定燃料噴射時段，并且根據實際燃壓 Preal將進氣沖程中的燃料噴射和排氣沖程中的燃料噴射控制為在進氣沖程中噴射最大量的燃料的狀態。在這種情況下，關于進氣沖程中的噴射終止時間，該噴射終止時間是固定的，以便抑制由回吹到進氣口 5而導致的空燃比的波動或者對進氣門7的傘形部的附著量改變。如圖11所示，在開始進氣門7的升程之后直到該升程變成最大為止的時段成為了進氣門7在其打開方向上發生位移速度的時段。在該時段中，燃料不容易附著于進氣門7，而易于直接進入氣缸。另一方面，在進氣門7的升程變成最大之后的時段成為了進氣門7在打開方向上發生位移速度的時段。在該時段中，燃料易于附著于進氣門7，并且不容易直接進入氣缸。因此，為了促進燃料到氣缸的吸入，希望在最大升程時間之前終止噴射。此外，當在進氣下止點(BDC)之后進氣門7的升程未變成零的時段內進行燃料噴射時，由于活塞上升導致發生了從氣缸到進氣口 5的回吹，并且燃料不再直接進入氣缸。因此，這是不希望的。即，希望進氣沖程噴射中的燃料噴射終止時間最遲在進氣門7的升程變成零的時間與到達進氣BDC的時間這兩者中較早的時間之前終止。因此，使得燃料噴射時段的中間位置處于進氣門7的關閉之前，燃料被噴射并且燃料到氣缸的吸入提升。在這種情況下，也可以在進氣門7的最大升程時間之前終止燃料噴射。關于排氣沖程中的燃料噴射的噴射終止時間，對進氣門7的傘形部的附著量變化小， 并且不影響氣缸內的空燃比。因此，可以使沖程噴射終止時間是可變的。如圖5所示，在步驟S8中，由實際燃壓I^real、進氣沖程噴射量Qobji和排氣沖程噴射量Qobje來計算進氣沖程噴射時段Dfi和排氣沖程噴射時段Dfe。在步驟S9中，由進氣沖程噴射時段Dfi和進氣沖程噴射終止時間θ e0ii來計算進氣沖程噴射開始時間0soii。 此外，由排氣沖程噴射時段Dfe和排氣沖程噴射開始時間θ soie來計算排氣沖程噴射終止時間eeoie。S卩，進氣沖程中的燃料噴射的噴射終止時間是固定的，而使得排氣沖程中的燃料噴射的噴射終止時間是可變的。在步驟S 10中，由發動機轉速Ne、目標轉矩To bj、氣門相位、氣門升程和凸輪規格來計算氣門打開時間θ ν。氣門打開時間θ ν是當進氣門7(參見圖1)的升程變成大于等于預定值并且存在從進氣口 5(參見圖1)到氣缸中的空氣流入時的時間。在步驟S 11中，判斷進氣沖程噴射開始時間θ S0ii是否大于等于氣門打開時間θν。在這種情況下，相互比較壓縮上止點是0°、進氣下止點是-180°、進氣上止點是-360°以及排氣下止點是-540°時的進氣沖程噴射開始時間θ S0ii的角度值與氣門打開時間θ ν的角度值。如果在步驟Sll中判斷進氣沖程噴射開始時間θ S0ii大于等于氣門打開時間 θν，Β卩，如果判斷在進氣門7(參見圖1)打開之后開始進氣沖程噴射，那么在步驟S 12中， 基于目標進氣沖程噴射量(目標Qo bji)、目標排氣沖程噴射量(目標Qobje)、進氣沖程噴射開始時間θ soii、進氣沖程噴射終止時間ee0ii、排氣沖程噴射開始時間θ soie和排氣沖程噴射終止時間θ eoie來控制燃料噴射，并且處理進行至返回。S卩，如果判定進氣沖程噴射開始時間θ S0ii大于等于氣門打開時間θν，那么存在可以在進氣沖程期間噴射燃料的情況，并且如圖8所示，在從進氣沖程噴射開始時間 θ soii到進氣沖程噴射終止時間θ eoii的進氣沖程噴射時段Dfi中噴射目標進氣沖程噴射量(目標Qo bji)的燃料。此外，在從排氣沖程噴射開始時間θ soie到排氣沖程噴射終止時間θ eoie的排氣沖程噴射時段Dfe中噴射目標排氣沖程噴射量(目標Qo bje)的燃料。如果在步驟Sll中判斷進氣沖程噴射開始時間θ soii小于氣門打開時間θ ν，那么在步驟S I3中判斷目標轉矩T0 bj是否小于等于預定轉矩。即，如果判定在進氣門7(參見圖1)的打開之前開始進氣沖程噴射，那么存在有在進氣沖程期間不能噴射燃料的情況。 當在進氣沖程期間不能噴射燃料時，判定是否需要預定轉矩。如果在步驟S13中判定目標轉矩Tobj小于等于預定轉矩，那么存在有在進氣沖程期間不需要預定轉矩的情況。在這種情況下，在步驟S 14中，將進氣沖程噴射開始時間 θ soii改變為氣門7 (參見圖1)氣門打開時間θ ν，目標排氣沖程噴射量(目標Qobje)增多了目標進氣沖程噴射量(目標Qobji)已減少了的量At，排氣沖程噴射終止時間θ e0ie被延長，并且處理進行至返回。減少的目標進氣沖程噴射量(目標Qobji)變成aQobji(目標Qobji >aQobji)，并且增多的目標排氣沖程噴射量(目標Qobje)變成aQobje(目標 Qobje < aQobje)。S卩，如圖9所示，根據燃料進氣開始時間θν縮短了進氣沖程噴射時段(表達式 3)，而排氣沖程噴射時段被延長了進氣沖程噴射時段的縮短量(表達式4)。aQobji =目標 Qobji-At (3)aQobje =目標 Qobje+ Δ t (4)因此，當在進氣沖程期間不能噴射燃料時不需要預定轉矩的情況下，存在不發生爆震的低負載區域。因此，即使進氣沖程噴射量減少，也不發生爆震。因此，在使排氣沖程噴射的比率高了使進氣沖程噴射的比率所低了的量的同時執行燃料噴射，并且噴射所需量的燃料。如果在步驟S 13中判定目標轉矩To bj大于預定轉矩，那么存在當在進氣沖程期間不能噴射燃料時需要預定轉矩的情況。在這種情況下，在步驟S 15中，為了維持目標進氣沖程噴射量(目標Qobji)，進氣沖程噴射終止時間θ eoii被延長，并且過程進行至返回。S卩，如圖10所示，根據燃料進氣開始時間θν推遲了進氣沖程噴射開始時間 0 80^，而變成￡1080^，并且進氣沖程噴射終止時間θ e0ii被延長了量At，而變成了 a θeoii ο因此，在當進氣沖程期間不能噴射燃料時需要預定轉矩的情況下，這種情況是在進氣沖程期間不能噴射燃料的狀態。然而，由于存在易于發生爆震的高負載區域，所以為了通過進氣沖程噴射引起的進氣冷卻作用來抑制爆震，不能使進氣沖程噴射率低。因而，延長進氣沖程噴射終止時間，直到小于等于進氣門7的最大升程為止，并且噴射所需量的燃料。這里，在進氣門7的升程變成零的時間以及到達進氣BDC的時間兩者中較早的那個時間之前終止燃料噴射，使得到進氣口 5的回吹或者對進氣門7的傘形部的附著的影響不會增大。在這種情況下，當超過了最大升程時間時，在進氣沖程中直接進入到氣缸中的燃料量減少，并且可能發生爆震。因而，為了避免爆震，可以延遲點火時間。S卩，圖10中所示的進氣沖程中的燃料噴射量的時段Qobji是從進氣門7的升程打開時到沖程變成最大之后的時段。即，如圖11所示，從進氣門7的升程開始到升程變成最大的時段是進氣門7在其打開方向上發生位移速度的時段，以及是在升程變成最大之后進氣門在其關閉方向上發生位移速度的時段。因此，在促進了空燃混合物到氣缸的吸入的時段內噴射燃料。在不能噴射預定量的燃料的情況下，燃料的噴射甚至延伸到進氣門7在打開方向上發生位移速度的時段之后，使得在進氣沖程的噴射中能夠保證所需量的燃料。在上述發動機1中，在氣缸中沒有設置將燃料直接噴射到氣缸中的直噴噴射器的情況下控制燃料從噴射器10進入到進氣通道的燃料噴射情況以及燃壓，即，根據運轉狀態來設定進氣沖程中的燃料噴射和排氣沖程中的燃料噴射的比率，并且實現了排氣、燃料效率和輸出的最優化。因此，在高負載區域中，通過在進氣沖程中的燃料噴射，能夠維持將燃料直接噴射到氣缸的情況下的進氣冷卻狀態以及提升的填充效率的狀態，而獲得例如抑制了爆震的高性能。此外，在低負載區域中，在燃料泵的泵氣損失減小的情況下，通過在排氣沖程時將燃料噴射到進氣通道中，能夠防止混合變差。
工業實用性本發明可以應用于內燃機的工業領域中，其能夠控制燃料噴射到進氣通道的情況，從而提升性能，而無需在氣缸中直接設置將燃料直接噴射到氣缸中的燃料噴射裝置。
權利要求
1.一種內燃機，包括噴射器，該噴射器將燃料噴射到進氣通道中；進氣沖程噴射裝置，該進氣沖程噴射裝置使所述噴射器在進氣沖程中噴射燃料； 排氣沖程噴射裝置，該排氣沖程噴射裝置使所述噴射器在排氣沖程中噴射燃料； 燃壓設定裝置，該燃壓設定裝置根據所述內燃機的轉速和負載來設定燃壓；以及噴射控制裝置，該噴射控制裝置根據所述內燃機的轉速和負載以及由所述燃壓設定裝置所設定的燃壓來控制進氣沖程噴射裝置和排氣沖程噴射裝置的操作比，并且設定所述噴射器的燃料噴射時間。
2.根據權利要求1所述的內燃機，其中當轉速較快并且負載較高時，所述燃壓設定裝置將燃壓設定為較高。
3.根據權利要求1所述的內燃機，其中當轉速較慢并且負載較高時，所述噴射控制裝置將所述進氣沖程噴射裝置的操作比控制為較高。
4.根據權利要求1至3的任意一項所述的內燃機，還包括 檢測實際燃壓的燃壓檢測裝置，其中，在由所述燃壓檢測裝置檢測到的實際燃壓與目標燃壓不同的情況下，所述噴射控制裝置改變所述進氣沖程噴射裝置和所述排氣沖程噴射裝置的操作比。
全文摘要
本發明涉及一種內燃機，噴射器將燃料噴射到進氣通道中；進氣沖程噴射裝置使所述噴射器在進氣沖程中噴射燃料；排氣沖程噴射裝置使所述噴射器在排氣沖程中噴射燃料；燃壓設定裝置根據內燃機的轉速和負載來設定燃壓；并且噴射控制裝置根據內燃機的轉速和負載以及由所述燃壓設定裝置所設定的燃壓來控制進氣沖程噴射裝置和排氣沖程噴射裝置的操作比。噴射控制裝置設定所述噴射器的燃料噴射時間。
文檔編號F02D41/30GK102287282SQ20111016438
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月14日 優先權日2010年6月15日
發明者田中大 申請人:三菱自動車工業株式會社