專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)包括將燃料噴入氣缸 的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)(缸內(nèi)噴射器)和將燃料噴入進(jìn)氣歧管和/或進(jìn)氣口的 第二燃料噴射機(jī)構(gòu)(進(jìn)氣歧管噴射器)。具體地，本發(fā)明所涉及用于內(nèi)燃 機(jī)的控制設(shè)備用在對(duì)凈化排氣氣體用的催化劑進(jìn)行快速預(yù)熱的情況。
背景技術(shù)：
公知的一種內(nèi)燃機(jī)包括用于將燃料噴入進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣歧管噴射器和 用于將燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的缸內(nèi)噴射器，進(jìn)氣歧管噴射器和缸內(nèi)噴射 器之間的燃料噴射比率根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷確定。曰本專利公開(kāi)No. 11-324765公開(kāi)了一種用于直噴火花點(diǎn)火式內(nèi)燃 機(jī)，其在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后的較早階段對(duì)凈化排氣氣體用的催化劑進(jìn)行活性 化。該用于直噴火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備包括用于將燃料直接噴射供 應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的燃料噴射閥、用于在整個(gè)燃燒室中形成均質(zhì)空氣—燃 料混合氣的燃料供應(yīng)裝置和用于產(chǎn)生火花以點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)的空氣燃料混合 氣的火花塞。直噴火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制方式是控制燃料噴射閥在壓縮 行程中的噴射燃料量和燃料噴射正時(shí)，以及火花塞點(diǎn)火正時(shí)，使得當(dāng)混合 氣點(diǎn)燃時(shí)部分位于火花塞周圍的空氣燃料混合氣層的空燃比是在預(yù)定發(fā)動(dòng) 機(jī)運(yùn)行狀況下的理論空燃比，因而執(zhí)行分層充氣燃燒?？刂圃O(shè)備還包括升 溫條件判定裝置，用于對(duì)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管中的排氣凈化催化劑的 溫度應(yīng)該升高的條件進(jìn)行判斷，以及控制裝置，用于在排氣凈化催化劑的 溫度應(yīng)該升高的條件下控制燃料供應(yīng)裝置噴射的燃料量，以使在整個(gè)燃燒 室中產(chǎn)生的空氣燃料混合氣的空燃比變成比理論空燃比稀且是火焰能夠傳 播的空燃比，并且控制燃料噴射閥在壓縮行程中的噴射燃料量和燃料噴射 正時(shí)，以及火花塞點(diǎn)火正時(shí)，使得當(dāng)混合氣點(diǎn)燃時(shí)部分位于火花塞周圍的
空氣燃料混合氣的空燃比變得比理論空燃比濃，由此實(shí)現(xiàn)第二分層充氣燃 燒。關(guān)于該用于直噴火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，火花塞周圍的空氣混 合氣層的空燃比設(shè)定為比理論空燃比濃，因而在主燃燒過(guò)程(火花點(diǎn)火，隨后通過(guò)火焰?zhèn)鞑ト紵?中產(chǎn)生不完全燃燒物(CO)，并且該co在主燃燒之后殘留在燃燒室中。進(jìn)一步，由于濃的空氣燃料混合氣周圍產(chǎn)生的空 氣燃料混合氣比理論的要稀，所以在主燃燒之后氧氣殘留在該區(qū)域中。主燃燒之后氣缸中的氣流使得殘留的CO和殘留的氧氣混合而再次燃燒，這 使得排氣溫度升高。由于在主燃燒過(guò)程中產(chǎn)生不完全燃燒物(CO)，當(dāng)主燃燒完成時(shí)不完全燃燒物已經(jīng)處于高溫狀態(tài)。因而，即使在燃燒室溫度較低的條件下，CO能夠在比較良好的狀態(tài)下燃燒。換言之，幾乎所有產(chǎn)生 的CO能夠在燃燒室和催化劑上游的排氣歧管中再次燃燒。盡管與均質(zhì)充 氣燃燒相比，均質(zhì)充氣燃燒在主燃燒中產(chǎn)生的CO的量較小，而分層充氣 燃燒中流入催化劑的量增大，但是催化劑開(kāi)始CO轉(zhuǎn)換的溫度比HC轉(zhuǎn)換開(kāi)始溫度要低，因而排放性能受到影響的程度較低。進(jìn)一步，由于稀的空氣燃料混合氣層的空燃比設(shè)定為火焰能夠傳播的空燃比，未燃HC不會(huì)在 濃的空氣燃料混合氣層和稀的空氣燃料混合氣層之間的邊界處產(chǎn)生。而 且，由于火焰在良好的狀態(tài)下傳播到燃燒室的每個(gè)角落，燃燒室中的低溫 區(qū)域(擠壓面積)可以是小區(qū)域(與均質(zhì)充氣燃燒的區(qū)域相同)。而且， 由于在主燃燒之后在稀的空氣燃料混合氣燃燒的區(qū)域中留下過(guò)量的氧氣， 主燃燒完成時(shí)殘留氧氣的溫度比較高，使得CO很快地再次燃燒。上述日本專利公開(kāi)No. 11-324765包括的第四實(shí)施例示出以下結(jié)構(gòu)。 設(shè)置用于在整個(gè)燃燒室中形成均質(zhì)空氣燃料混合氣的燃料供應(yīng)裝置，以在 整個(gè)燃燒室中通過(guò)設(shè)置在進(jìn)氣歧管中的燃料噴射閥(用于進(jìn)氣口噴射的燃 料噴射閥)在排氣行程或者從排氣行程到進(jìn)氣行程的期間噴射燃料產(chǎn)生均 質(zhì)空氣燃料混合氣，該均質(zhì)空氣燃料混合氣比理論的要稀。用于將燃料噴 入氣缸的燃料噴射閥用來(lái)在壓縮行程中將燃料噴射供應(yīng)到燃燒室中，并且 在火花塞周圍形成分層形式的空氣燃料混合氣，該混合氣比理論的要濃 (燃料濃度高)，然后混合氣燃燒。對(duì)于為了使催化劑活性化的分層理論
充氣燃燒，以下列方式供應(yīng)燃料。具體地，在每個(gè)燃燒循環(huán)中以一定量的 吸入空氣就能夠幾乎完全燃燒的燃料總量(實(shí)現(xiàn)大致理論空燃比所需的燃料重量)中，該燃料重量的例如約50%至約90%通過(guò)用于(在排氣行程 或者從排氣行程到進(jìn)氣行程中)進(jìn)氣口噴射的燃料噴射閥噴射供應(yīng)到進(jìn)氣 歧管，由此在進(jìn)氣行程中在整個(gè)燃燒室中產(chǎn)生均質(zhì)空氣燃料混合氣，該混 合氣比理論的較稀。進(jìn)一步，其余燃料重量的約50%至約10%通過(guò)在壓 縮行程中將燃料噴入氣缸的燃料噴射閥而噴射供應(yīng)到燃燒室中，并且在火 花塞周圍產(chǎn)生分層形式的空氣燃料混合氣(燃料濃度高)，該混合氣比理 論的較濃，然后混合氣燃燒。換言之，當(dāng)加熱催化劑時(shí)，對(duì)于缸內(nèi)燃料噴 射閥和進(jìn)氣歧管燃料噴射閥之間燃料噴射比率，至少進(jìn)氣歧管燃料噴射閥 的燃料噴射比率更高。然而，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)排氣催化劑的早期預(yù)熱，前述燃料噴射比率對(duì)于具 有將燃料噴入氣缸的燃料噴射閥(缸內(nèi)噴射器)和將燃料噴入進(jìn)氣歧管和/ 或進(jìn)氣口的燃料噴射閥(進(jìn)氣歧管噴射器)的內(nèi)燃機(jī)不是最佳的。換言 之，對(duì)于催化劑預(yù)熱最重要因素的點(diǎn)火正時(shí)，以該燃料噴射比率不能夠?qū)?現(xiàn)充分的延遲。進(jìn)一步，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷機(jī)狀態(tài)下，并且在缸內(nèi)噴射器和進(jìn)氣歧管噴射 器分擔(dān)燃料噴射的范圍中時(shí)，氣缸溫度升高的程度和進(jìn)氣口溫度升高的程 度之間的差異導(dǎo)致了所噴射的燃料粘附在壁表面的程度和所噴射的燃料粘 附到活塞頂部表面的程度之間的差異。因而，必需考慮粘附到壁表面的燃 料量來(lái)確定燃料噴射比率。否則，目標(biāo)燃料噴射比率和燃燒室中的燃料噴 射比率彼此不一致，使得不能夠?qū)崿F(xiàn)上述燃燒方式，因而不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)催 化劑進(jìn)行早期預(yù)熱。在這情況下，燃料增大的量對(duì)應(yīng)于燃料粘附到進(jìn)氣口 壁表面的量，其中進(jìn)氣口溫度較低。然而，如果僅僅增大將要從進(jìn)氣歧管 噴射器噴射的燃料量，則燃料總量增大，導(dǎo)致了燃料經(jīng)濟(jì)性惡化，或者排 氣成分的惡化。而且，在冷機(jī)狀態(tài)下，盡管對(duì)應(yīng)于粘附到進(jìn)氣口壁表面的燃料量進(jìn)行 增加校正，但是當(dāng)溫度的影響消失時(shí)，由該增加校正所增大的燃料必須減 小。然而，取決于燃料減小的程度(減小比率)，上述的目標(biāo)燃料噴射比
率和燃燒室中的燃料噴射比率彼此不一致。那么，就不能夠?qū)崿F(xiàn)早期催化 劑預(yù)熱。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，該內(nèi)燃機(jī)具有用于將 燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和用于將燃料噴入進(jìn)氣歧管的第二燃料 噴射機(jī)構(gòu)，該控制設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)以良好的方式對(duì)排氣凈化催化劑進(jìn) 行預(yù)熱，同時(shí)考慮在冷機(jī)狀態(tài)下粘附到壁表面的燃料而不增加燃料總量。根據(jù)本發(fā)明的控制設(shè)備控制內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括將燃料噴入氣缸的 第一燃料噴射機(jī)構(gòu)、將燃料噴入進(jìn)氣歧管的第二燃料噴射機(jī)構(gòu)和點(diǎn)火裝 置。該內(nèi)燃機(jī)具有排氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)設(shè)置有催化劑，催化劑用于凈化排 氣，并且在至少預(yù)定溫度的溫度下活性化，控制設(shè)備包括檢測(cè)單元，其 檢測(cè)對(duì)催化劑的預(yù)熱請(qǐng)求；控制單元，其基于要求內(nèi)燃機(jī)的條件控制第一 和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，使得第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)分擔(dān)燃料噴射；點(diǎn)火 控制單元，其控制點(diǎn)火裝置；和溫度檢測(cè)器，其檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的溫度。在所 述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)分擔(dān)燃料噴射并且檢測(cè)到預(yù)熱請(qǐng)求的情況下， 控制單元通過(guò)考慮內(nèi)燃機(jī)的溫度控制第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，使得第一 燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射比率至少等于第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射比 率。當(dāng)檢測(cè)到預(yù)熱請(qǐng)求時(shí)，點(diǎn)火控制單元控制點(diǎn)火裝置以延遲點(diǎn)火正時(shí)。根據(jù)本發(fā)明，第一燃料噴射機(jī)構(gòu)(例如，缸內(nèi)噴射器)的燃料噴射比 率設(shè)定為等于或者高于第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射比率(例如，進(jìn)氣歧 管噴射器)(例如，缸內(nèi)噴射器執(zhí)行65%的燃料噴射)，并且缸內(nèi)噴射器 在壓縮行程進(jìn)行燃料噴射。因而，在燃燒室中，能夠形成由進(jìn)氣歧管噴射 器產(chǎn)生的均質(zhì)空氣燃料混合氣(全部為較稀空燃比的空氣燃料混合氣)以 及由缸內(nèi)噴射器產(chǎn)生的分層空氣燃料混合氣(空氣燃料混合氣在火花塞周 圍的空燃比較濃)。此時(shí)，尤其是，缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率等于或者 高于進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射比率，并且因而火花塞周圍的空氣燃料混 合氣的空燃比能夠變得更濃。進(jìn)一步，由于濃混合氣周圍的空氣燃料混合 氣是均質(zhì)的空氣燃料混合氣，火焰能夠以良好的狀態(tài)傳播。換言之，在噴
射的燃料的情況下，即使在空氣燃料混合氣層(其在火花塞周圍的空燃比 較濃)和均質(zhì)空氣燃料混合氣之間的邊界處，不會(huì)局部形成由于燃料擴(kuò)散 而使得空燃比變稀的任何區(qū)域。由于沒(méi)有形成這樣的區(qū)域，火焰容易傳 播，并且不可能產(chǎn)生未燃燃料(HC)。在這樣的狀態(tài)下，點(diǎn)火正時(shí)可以延 遲較大的程度，并且能夠容易地升高排氣溫度。可以認(rèn)為排氣溫度的升高 是由于以下原因。火花塞周圍的空氣燃料混合氣的空燃比比理論空燃比 濃，使得在主燃燒過(guò)程(由火花塞產(chǎn)生的火花點(diǎn)火，隨后通過(guò)火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)行燃燒)中產(chǎn)生不完全燃燒物(CO)，并且在主燃燒之后該CO殘留在燃 燒室中。在空燃比較稀的均質(zhì)空氣燃料混合氣(其在空燃比較濃的空氣燃 料混合氣周圍)中，在主燃燒之后仍殘留氧氣。所殘留的CO和殘留的氧 氣通過(guò)氣缸中的氣流混合，因而再次燃燒，使得排氣溫度升高。由于排氣 溫度在從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)到催化劑活性化的期間升高，能夠抑制HC排放到大 氣中。同時(shí)，能夠?qū)Υ呋瘎┻M(jìn)行快速預(yù)熱以在較早階段使其活性化。當(dāng)發(fā) 動(dòng)機(jī)在冷機(jī)狀態(tài)下(其中，內(nèi)燃機(jī)的溫度較低)起動(dòng)時(shí)，執(zhí)行如上所述的 預(yù)熱操作。此時(shí)，缸內(nèi)噴射器將燃料直接噴入高溫氣缸，因而霧化處于良 好的狀態(tài)中。相反，由于進(jìn)氣歧管噴射器將燃料噴入低溫的進(jìn)氣口，霧化 不處于良好的狀態(tài)中。換言之， 一些燃料粘附到進(jìn)氣口的壁表面，導(dǎo)致了 不良的霧化。在這情況下，通常，粘附到壁表面的燃料量加入到將從進(jìn)氣 歧管噴射器噴射的燃料量中以將燃料噴入到進(jìn)氣口 (增加校正)。因而， 燃料總量(缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量和進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料量之 和，粘附到壁表面的燃料量加到進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料量中)增大， 使燃料經(jīng)濟(jì)性和排氣成分惡化。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的溫度較低時(shí)，缸 內(nèi)噴射器的燃料噴射比率降低，而進(jìn)氣歧管噴射器燃料噴射比率增大以增 大進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料量。以此方式，考慮粘附到壁表面的燃料噴 射燃料。由于僅僅改變?nèi)剂蠂娚浔嚷识剂峡偭肯嗤?，能夠避免燃料?jīng)濟(jì) 性和排氣成分的惡化。以此方式，提供用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，該內(nèi)燃機(jī) 具有用于將燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和用于將燃料噴入進(jìn)氣歧管 的第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，該控制設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)以良好的方式對(duì)排氣凈 化催化劑進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)考慮在冷機(jī)狀態(tài)下粘附到壁表面的燃料而不增加
燃料總量。優(yōu)選地，控制設(shè)備還包括計(jì)算單元，其基于內(nèi)燃機(jī)的溫度計(jì)算粘附壁 的燃料量，粘附壁的燃料量是由第二燃料噴射機(jī)構(gòu)將燃料噴入進(jìn)氣歧管噴 射器并且粘附到壁表面的燃料量。控制單元通過(guò)考慮所述粘附壁的燃料量 控制第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，計(jì)算單元基于內(nèi)燃機(jī)的溫度計(jì)算粘附到壁表面的燃料 量。通過(guò)考慮的粘附到壁表面的燃料量，缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率降 低，同時(shí)進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射比率增大，以將從進(jìn)氣歧管噴射器噴 射的燃料量增大且不增加燃料總量，其增大的量對(duì)應(yīng)于粘附到壁表面的還優(yōu)選地，控制單元通過(guò)考慮粘附壁的燃料量而增大第二燃料噴射機(jī) 構(gòu)的燃料噴射比率以改變第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)之間的燃 料噴射比率。根據(jù)本發(fā)明，考慮粘附壁表面的燃料量，并且降低缸內(nèi)噴射器的燃料 噴射比率同時(shí)增大進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射比率。因此，進(jìn)氣歧管噴射 器噴射的燃料量能夠增大的量對(duì)應(yīng)于粘附到壁表面的燃料量，且不增大的 燃料總量。還優(yōu)選地，控制單元通過(guò)根據(jù)粘附壁的燃料量對(duì)由第二燃料噴射機(jī)構(gòu) 噴射的燃料量進(jìn)行增大校正，并且增大第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射比 率，而改變第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)之間的燃料噴射比率。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射比率增大的量達(dá)粘附到壁表 面的燃料量(缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率相對(duì)減小)。因而，在不增大燃 料總量的情況下，進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料量能夠增大的量對(duì)應(yīng)于粘附 到壁表面的燃料量。還優(yōu)選地，控制單元控制第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，使得在考慮粘附 到壁的燃料量的情況下的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量和第二燃料噴射 機(jī)構(gòu)噴射的燃料量比沒(méi)有考慮粘附到壁的燃料量的情況下要小。根據(jù)本發(fā)明，考慮粘附到壁表面的燃料量以減小缸內(nèi)噴射器的燃料噴 射比率，并且增大進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射比率。因此，進(jìn)氣歧管噴射
器噴射的燃料量能夠增大的量對(duì)應(yīng)于粘附到壁表面的燃料量，同時(shí)沒(méi)有增 大燃料總量。還優(yōu)選地，控制設(shè)備還包括減小單元，其基于內(nèi)燃機(jī)的溫度減小由第 二燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的且增加校對(duì)所針對(duì)的燃料量。根據(jù)本發(fā)明，隨著內(nèi)燃機(jī)溫度升高，需要使進(jìn)氣歧管噴射器噴射的并 且對(duì)應(yīng)于增加校正的燃料量回到原來(lái)狀態(tài)。此時(shí)，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)溫度，確定 增加校正的減小比率(例如，單位時(shí)間進(jìn)行減小的程度)。然后，在保持 該比率適合于對(duì)催化劑進(jìn)行快速預(yù)熱的同時(shí)，使對(duì)應(yīng)于增加校正的燃料量 能夠回到原來(lái)的狀態(tài)。還優(yōu)選地，內(nèi)燃機(jī)溫度越高，減小單元越急劇地減小所噴射的并且增 加校正所針對(duì)的燃料量。根據(jù)本發(fā)明，可以認(rèn)為，內(nèi)燃機(jī)的溫度越高(或者，內(nèi)燃機(jī)溫度升高 的程度越大)，粘附到進(jìn)氣口的壁表面的燃料量減小的程度越小。因而， 內(nèi)燃機(jī)溫度越高，能夠越急劇減小對(duì)應(yīng)于增加校正的燃料噴射量以返回到 原來(lái)的狀態(tài)。還優(yōu)選地，內(nèi)燃機(jī)溫度越低，減小單元越慢地減小增加校正所針對(duì)的 燃料噴射量。根據(jù)本發(fā)明，更需要認(rèn)為，內(nèi)燃機(jī)溫度越低(或者內(nèi)燃機(jī)溫度升高的 程度越小)，粘附到進(jìn)氣口壁表面的燃料量所需的時(shí)間越長(zhǎng)。因而，內(nèi)燃 機(jī)溫度越低，就越慢地減小對(duì)應(yīng)于增加校正的燃料量以返回到原來(lái)的狀 態(tài)。因而，實(shí)現(xiàn)了所期望的燃燒狀態(tài)，并且能夠?qū)Υ呋瘎┻M(jìn)行快速預(yù)熱。還優(yōu)選地，減小單元從由第二燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量減小對(duì)應(yīng)于 增加校正的燃料量。根據(jù)本發(fā)明，僅僅從增加校正所針對(duì)的進(jìn)氣歧管噴射器，進(jìn)行減小以 返回到原來(lái)的狀態(tài)。還優(yōu)選地，減小單元從由第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和從第二燃料噴射機(jī)構(gòu)噴 射的燃料量減小對(duì)應(yīng)于增加校正的燃料量。根據(jù)本發(fā)明，從增加校正所針對(duì)的進(jìn)氣歧管噴射器和缸內(nèi)噴射器兩 者，能夠通過(guò)考慮燃料噴射比率減小燃料量。還優(yōu)選地，減小單元減小對(duì)應(yīng)于增加校正的燃料量，使得增加校正之 前的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)之間的燃料噴射比率得到保持。
根據(jù)本發(fā)明，從增加校正所針對(duì)的進(jìn)氣歧管噴射器以及缸內(nèi)噴射器兩 者，進(jìn)行減小，以返回到原來(lái)的狀態(tài)，同時(shí)保持在進(jìn)行增加校正之前的燃 料噴射比率。
還優(yōu)選地，減小單元減小對(duì)應(yīng)于增加校正的燃料量，使得在增加校正 之后的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)和所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)之間的燃料噴射比率得 到保持。
根據(jù)本發(fā)明，從增加校正所針對(duì)的進(jìn)氣歧管噴射器以及缸內(nèi)噴射器兩 者，進(jìn)行減小，以返回到原來(lái)的狀態(tài)，同時(shí)保持在進(jìn)行增加校正之后的燃 料噴射比率。
還優(yōu)選地，第一噴射機(jī)構(gòu)是缸內(nèi)噴射器，并且第二燃料噴射機(jī)構(gòu)是進(jìn) 氣歧管噴射器。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于分開(kāi)地包括缸內(nèi)噴射器和進(jìn)氣歧管噴射器以使兩個(gè) 噴射器執(zhí)行燃料噴射的內(nèi)燃機(jī)，其中缸內(nèi)噴射器是第一燃料噴射機(jī)構(gòu)，進(jìn) 氣歧管噴射器是第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，能夠提供控制設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì) 排氣凈化催化劑進(jìn)行快速預(yù)熱，以通過(guò)考慮粘附到冷機(jī)狀態(tài)的壁表面的燃 料量不增大燃料總量。
從下面本發(fā)明詳細(xì)的描述中，結(jié)合附圖，本發(fā)明的前述和其它目的、 特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由控制設(shè)備控制的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是示出由作為本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行的程 序控制結(jié)構(gòu)流程圖。
圖3示出了在本發(fā)明實(shí)施例中用于快速催化劑預(yù)熱的條件。
圖4示出作為本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU針對(duì)粘附到壁
表面的燃料進(jìn)行增加的狀態(tài)。圖5至圖7各示出作為本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU針對(duì)粘 附到壁表面的燃料進(jìn)行減小的狀態(tài)。圖8表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī) 狀態(tài)(1)的DI比率映射圖。圖9表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動(dòng)機(jī)的冷機(jī) 狀態(tài)(1)的DI比率映射圖。圖10表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī) 狀態(tài)(2)的DI比率映射圖。圖11表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī) 狀態(tài)(2)的DI比率映射圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖描述本發(fā)明實(shí)施例。在以下描述中，類似的部件由類 似的參考標(biāo)號(hào)表示，并且這些部件的名稱和功能相同。因而，其詳細(xì)描述 將不再重復(fù)。圖1是由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU (電子控制單元)控制的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖，其中發(fā)動(dòng)機(jī)ECU是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè) 備。盡管在圖1中示出直列四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)，但是本發(fā)明不限 于這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)。如圖l所示，發(fā)動(dòng)機(jī)IO包括四個(gè)氣缸112，每個(gè)經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣歧管 20連接到公共的穩(wěn)壓箱30。穩(wěn)壓箱30經(jīng)由進(jìn)氣管40連接到空氣濾清器 50?？諝饬髁坑?jì)42布置在進(jìn)氣管40中，并且由電動(dòng)機(jī)60驅(qū)動(dòng)的節(jié)流閥 70也布置在進(jìn)氣管40中。獨(dú)立于加速踏板100，節(jié)流閥70具有基于發(fā)動(dòng) 機(jī)ECU300的輸出信號(hào)控制的開(kāi)度。每個(gè)氣缸112連接到公共的排氣歧管 80，排氣歧管80連接到三元催化劑轉(zhuǎn)換器90。每個(gè)氣缸112設(shè)置有用于將燃料噴入氣缸的缸內(nèi)噴射器IIO和將燃料 噴入進(jìn)氣口或者/和進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣歧管噴射器120?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)ECU300 的輸出信號(hào)控制噴射器110和120。進(jìn)一步，每個(gè)氣缸的缸內(nèi)噴射器110連接到公共的燃料輸送管130。燃料輸送管130經(jīng)由允許朝著燃料輸送管 130的方向流動(dòng)的止回閥140連接到發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式高壓燃料泵150。盡管 結(jié)合本實(shí)施例對(duì)具有兩個(gè)單獨(dú)設(shè)置的噴射器的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā) 明不限于這樣的內(nèi)燃機(jī)。例如，內(nèi)燃機(jī)可以具有具有能夠進(jìn)行缸內(nèi)噴射和 進(jìn)氣歧管噴射的一個(gè)噴射器。如圖l所示，高壓燃料泵150的排出側(cè)經(jīng)由電磁溢流閥152連接到高 壓燃料泵150的吸入側(cè)。隨著電磁溢流閥152的開(kāi)度變小，從高壓燃料泵 150供應(yīng)到燃料輸送管130的燃料量增大。當(dāng)電磁溢流閥152全開(kāi)時(shí)，從 高壓燃料泵150到燃料輸送管的燃料供應(yīng)停止?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)ECU300的輸 出信號(hào)控制電磁溢流閥152。進(jìn)氣歧管噴射器120連接到低壓側(cè)的公共燃料輸送管160。燃料輸送 管160和高壓燃料泵150經(jīng)由公共燃料壓力調(diào)節(jié)器170連接到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 式低壓燃料泵180。低壓燃料泵180經(jīng)由燃料過(guò)濾器190連接到燃料箱 200。當(dāng)從低壓燃料泵180排出的燃料壓力變得高于預(yù)設(shè)的燃料壓力時(shí)， 燃料壓力調(diào)節(jié)器使從低壓燃料泵180排出的燃料的一部分回流到燃料箱 200。因而，這防止供應(yīng)到進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料壓力和供應(yīng)到高壓 燃料泵150的燃料壓力變得高于預(yù)設(shè)的燃料壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300由數(shù)字計(jì)算機(jī)構(gòu)成，并且包括經(jīng)由雙向總線310彼此 連接的ROM (只讀存儲(chǔ)器)320、 RAM (隨機(jī)存儲(chǔ)器)330、 CPU (中央 處理單元)340、輸入端口 350和輸出端口 360?？諝饬髁坑?jì)42產(chǎn)生與進(jìn)氣量成比例的輸出電壓?？諝饬髁坑?jì)42的輸 出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器370施加到輸入端口 350。冷卻劑溫度傳感器380 附裝到發(fā)動(dòng)機(jī)10，并且產(chǎn)生與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度成比例的輸出電壓。冷卻 劑溫度傳感器380的輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器390施加到輸入端口 350。燃料壓力傳感器400附裝到燃料輸送管130，并且產(chǎn)生與燃料輸送管 130內(nèi)的燃料壓力成比例的輸出電壓。燃料壓力傳感器400的輸出電壓經(jīng) 由A/D轉(zhuǎn)換器410施加到輸入端口 350?？杖急葌鞲衅?20附裝到位于三 元催化轉(zhuǎn)換器90上游的排氣歧管80，并且產(chǎn)生與排氣氣體中的氧濃度成 比例的輸出電壓。空燃比傳感器420的輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器430施加 到輸入端口 350。本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的空燃比傳感器420是全量程空燃比傳感器 (線性空燃比傳感器)，其產(chǎn)生與在發(fā)動(dòng)機(jī)10中燃燒的空氣燃料混合氣 的空燃比成比例的輸出電壓。空燃比傳感器420可以是02傳感器，該02 傳感器以開(kāi)/關(guān)的方式檢測(cè)在發(fā)動(dòng)機(jī)10中燃燒的空氣燃料混合氣的空燃比 相對(duì)于理論空燃比是濃還是稀。加速踏板100與加速踏板位置程度傳感器440連接，加速踏板位置傳 感器440產(chǎn)生與加速踏板100的踏板位置成比例的輸出電壓。加速踏板位 置傳感器440的輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器450施加到輸入端口 350。發(fā)動(dòng) 機(jī)速度傳感器460產(chǎn)生表示發(fā)動(dòng)機(jī)速度的輸出脈沖，并且連接到輸入端口 350。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300的ROM320存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的燃料噴射量 的值和基于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度的校正值等，這些值基于分別由上述加速踏 板位置傳感器440和發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器460獲得的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷因子和發(fā)動(dòng) 機(jī)速度預(yù)先制成映射圖。當(dāng)空燃比接近理論空燃比(A/F (空氣重量/燃料重量)=14.7)時(shí)， 三元催化轉(zhuǎn)換器90能夠氧化排氣氣體中的CO和HC并且還原NOx，由此 凈化排氣氣體。該三元催化轉(zhuǎn)換器90的催化劑(例如，鉑、銠、聚合體 (paradigm))直到達(dá)到一定的(高)溫才活性化，因而才顯示凈化的能 力。本發(fā)明的控制設(shè)備在具有缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120的發(fā) 動(dòng)機(jī)10起動(dòng)之后，在較早階段升高三元催化轉(zhuǎn)換器90的溫度以使催化劑 活性化，由此緊接在發(fā)動(dòng)機(jī)10起動(dòng)之后盡可能早地凈化排氣氣體。在搭 載有這種發(fā)動(dòng)機(jī)10的車輛的高度很高的情況下，控制設(shè)備限制這樣的早 期升溫操作。通過(guò)檢測(cè)三元催化轉(zhuǎn)換器90的排氣氣體下游處的排氣氣體 中的特定成分(例如，氧)的濃度而能夠判定三元催化轉(zhuǎn)換器90是否啟 動(dòng)。例如，判定設(shè)置在三元催化轉(zhuǎn)換器90下游的氧傳感器是否啟動(dòng)。具 體地，基于下游氧傳感器的檢測(cè)信號(hào)變化判定三元催化轉(zhuǎn)換器90是否啟 動(dòng)。由于設(shè)置在三元催化轉(zhuǎn)換器90下游的氧傳感器的啟動(dòng)是由三元催化 轉(zhuǎn)換器90的啟動(dòng)的出口側(cè)排氣氣體的溫度的升高(氧化反應(yīng))引起的，
所以可以基于氧傳感器啟動(dòng)的事實(shí)判定三元催化轉(zhuǎn)換器90啟動(dòng)。或者，可以檢測(cè)例如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度或者發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的溫度來(lái)估計(jì)三元催化轉(zhuǎn)換器90的溫度，并且因而基于估計(jì)結(jié)果判定三元催化轉(zhuǎn) 換器90是否啟動(dòng)。進(jìn)一步，可以直接檢測(cè)三元催化轉(zhuǎn)換器90的溫度(出 口溫度)來(lái)判定三元催化轉(zhuǎn)換器90是否啟動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度(根據(jù)由檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的冷卻劑溫度傳感器 380檢測(cè)的值判定的溫度)較低時(shí)，進(jìn)氣歧管的溫度也較低。因而，進(jìn)氣 歧管噴射器120噴射的燃料粘附到低溫進(jìn)氣口的壁表面，使得燃料的霧化 狀態(tài)不良。因而，通常，通過(guò)將要由進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量增 加對(duì)應(yīng)于粘附到壁表面的燃料量來(lái)進(jìn)行用于增加的校正或者增加校正。這 種增加校正使得燃料總量增加(缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料量和進(jìn)氣歧管 噴射器120噴射的燃料量之和，燃料總量所增加的量對(duì)應(yīng)于粘附到壁表面 的燃料量)，因而惡化了燃料經(jīng)濟(jì)性和排氣的成分。作為本實(shí)施例的控制 設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300所執(zhí)行的程序用來(lái)在不增加燃料總量的情況下實(shí)現(xiàn) 早期催化劑預(yù)熱。在本發(fā)動(dòng)機(jī)10中，缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120分擔(dān)燃料 噴射。現(xiàn)在所描述的映射圖存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 300的R0M320中，并且表 示缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120之間的燃料噴射比率(以下還稱 為直接噴射比率、DI比率、DI比率r (或就是r))。該映射圖的橫軸表 示發(fā)動(dòng)機(jī)速度，縱軸表示負(fù)荷因子，并以百分比表示直接噴射比率(DI比 率r)、缸內(nèi)噴射器110燃料噴射比率。對(duì)于由發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)荷因子確定的每個(gè)運(yùn)行區(qū)域，設(shè)定直接噴射比 率(DI比率r)。"直接噴射100%"意思是僅僅缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行噴 射的區(qū)域(r=1.0， r=100%)。"直接噴射0-20%"意思是缸內(nèi)噴射器 110噴射燃料總量的0至20%的區(qū)域(r=0-0.2)。例如，"直接噴射40 %"意思是缸內(nèi)噴射器110噴射燃料總量的40%，而其余的燃料總量的 60%由進(jìn)氣歧管噴射器120噴射。將在后文給出該映射圖的細(xì)節(jié)。參照?qǐng)D2，描述程序的控制結(jié)構(gòu)，該程序由作為本發(fā)明實(shí)施例的控制 設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 300執(zhí)行。
在步驟(以下"步驟"簡(jiǎn)寫(xiě)為"S" ) 100，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300判定發(fā)動(dòng) 機(jī)10是否起動(dòng)。此時(shí)，基于從另一個(gè)ECU輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300的發(fā)動(dòng) 機(jī)起動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300自身處理的結(jié)果進(jìn)行該判定。當(dāng)發(fā)動(dòng) 機(jī)10起動(dòng)時(shí)(在S100中的"是")。處理進(jìn)行到SllO。如果沒(méi)有起動(dòng) (在S100中的"否")，則該處理結(jié)束。在S110中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300判定是否需要進(jìn)行快速催化劑預(yù)熱。此 時(shí)，如上所述，如果從設(shè)置在三元催化轉(zhuǎn)換器90的下游的氧傳感器的檢 測(cè)信號(hào)變化發(fā)現(xiàn)三元催化轉(zhuǎn)換器沒(méi)有啟動(dòng)，則判定需要進(jìn)行快速催化劑預(yù) 熱?；蛘撸瑥陌l(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度或者發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油溫度，可以判定是否需 要進(jìn)行快速催化劑預(yù)熱。當(dāng)需要進(jìn)行快速催化劑預(yù)熱(S110中的"是") 時(shí)，處理進(jìn)行到S120。如果不需要(在S110中的"否")，則處理進(jìn)行 到S190。在S120中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 300檢測(cè)該發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻劑溫度THW。 此時(shí)，基于來(lái)自冷卻劑傳感器380的信號(hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度THW。在S130，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300判定冷卻劑溫度THW是否低于閾值THW (1)。當(dāng)判定冷卻劑溫度THW低于閾值THW (1)時(shí)(在S130中的 "是")，處理進(jìn)行到S140。如果不低于(S130中的"否")，則處理 進(jìn)行到S170。在判定冷卻劑溫度THW等于或者低于閾值THW (1)的情 況下，處理可以進(jìn)行到S140。在S140，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300估計(jì)粘附到進(jìn)氣口壁表面的燃料量。此時(shí)， 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300可以使用預(yù)定映射圖從諸如發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻劑溫度THW 和外部空氣溫度(吸入空氣溫度)之類的因素估計(jì)粘附到進(jìn)氣口壁的燃料在S150，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300計(jì)算冷機(jī)狀態(tài)增加校正值(即，進(jìn)氣歧管噴 射器120的冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P))。該冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P)對(duì)應(yīng)于燃料增加量，該燃料增加量對(duì)應(yīng)于粘附到進(jìn)氣口壁表面的燃在S160，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 300改變DI比率r，使得通過(guò)將冷機(jī)狀態(tài)增加 校正值Q (P)加上進(jìn)氣歧管噴射器120的基本燃料量而確定的燃料量是 要從進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量。此時(shí)，燃料總量(缸內(nèi)噴射器110的燃料量和進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量之和，該燃料總量增加 的量對(duì)應(yīng)于粘附到進(jìn)氣口壁表面的燃料量)不在增加。后文將給出該細(xì) 節(jié)。在S170，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300執(zhí)行快速催化劑預(yù)熱操作。此時(shí)，例如，如 圖3所示，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300控制點(diǎn)火正時(shí)、缸內(nèi)噴射器110的噴射正時(shí)、 所噴射的燃料量、所供應(yīng)的空氣量和DI比率r。圖3中所示的DI比率的 數(shù)字值是示例性的，并且DI比率可以至少50% (缸內(nèi)噴射器110的燃料 噴射比率等于或者高于進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射比率)。進(jìn)一步， 關(guān)于燃料量的減小，排氣氣體的空燃比可以是例如對(duì)應(yīng)于稀狀態(tài)的約 15.5。通過(guò)該減小，未燃HC也減小。盡管緊接在發(fā)動(dòng)機(jī)IO起動(dòng)之后進(jìn)行 增加校正(針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10起動(dòng)時(shí)扭矩要求的增加校正或者針對(duì)燃料粘附 到壁表面的增加校正)，但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)所要求的扭矩在從發(fā)動(dòng)機(jī) 起動(dòng)時(shí)起經(jīng)過(guò)一段時(shí)間而變得不需要，或者由于粘附到壁表面的燃料飽和 而使得燃料量減小。因此，即使在壓縮行程中從缸內(nèi)噴射器iio噴射的燃 料量減小，僅僅在火花塞周圍出現(xiàn)點(diǎn)火所需的燃料量，并且保持高的稀燃 極限使得不會(huì)發(fā)生失火。(通過(guò)增加校正)供應(yīng)有助于催化劑預(yù)熱的要求 量的后燃用的燃料(供自進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料)。所供應(yīng)的后燃用 燃料能夠用來(lái)對(duì)催化劑預(yù)熱。在S180，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 300判定是否應(yīng)該結(jié)束快速催化劑預(yù)熱。此 時(shí)，如上所述，如果從設(shè)置在三元催化劑轉(zhuǎn)換器90的下游的氧傳感器的 檢測(cè)信號(hào)變化發(fā)現(xiàn)三元催化劑轉(zhuǎn)換器90啟動(dòng)了，則判定要結(jié)束快速催化 劑預(yù)熱?；蛘撸瑥睦绨l(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度或者發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的溫度，可以 進(jìn)行快速催化劑預(yù)熱是否應(yīng)該結(jié)束的判定。進(jìn)一步，可選地，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī) 冷卻劑的溫度是否己經(jīng)達(dá)到預(yù)定的溫度或者比發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的溫度要高， 可以判定快速催化劑預(yù)熱是否應(yīng)該結(jié)束。而且，可選地，基于吸入空氣總 量，可以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)10是否已經(jīng)運(yùn)行達(dá)預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)的判斷，以判斷 是否應(yīng)該結(jié)束快速催化劑預(yù)熱。當(dāng)判定要結(jié)束快速催化劑預(yù)熱時(shí)(S180中 的"是")，處理進(jìn)行到S190。如果不結(jié)束(S180中的"否")，則處 理返回到S170以繼續(xù)快速催化劑預(yù)熱。在S190，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)10的通常運(yùn)行。此時(shí)，由發(fā)動(dòng) 機(jī)ECU300針對(duì)快速催化劑預(yù)熱臨時(shí)設(shè)定的點(diǎn)火正時(shí)、缸內(nèi)噴射器110的 噴射正時(shí)、所噴射燃料量、所供應(yīng)的空氣量和DI比率r設(shè)定原來(lái)通常運(yùn)行 的值?，F(xiàn)在將基于上述結(jié)構(gòu)和流程圖描述由作為本實(shí)施例的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng) 機(jī)ECU300控制的發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)行。在下面，將描述在需要進(jìn)行快速催 化劑預(yù)熱的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)10起動(dòng)時(shí)并且對(duì)進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃 料量進(jìn)行了增加冷機(jī)狀態(tài)增加校正的情況下的操作。在發(fā)動(dòng)機(jī)10起動(dòng)和從設(shè)置在三元催化轉(zhuǎn)換器90下游的氧傳感器的檢 測(cè)信號(hào)變化發(fā)現(xiàn)三元催化轉(zhuǎn)換器90沒(méi)有啟動(dòng)的狀況下，判定需要進(jìn)行快 速催化劑預(yù)熱(S110中的"是")。檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度(冷卻劑溫度 THW) (S120)。當(dāng)冷卻劑溫度THW低于閾值THW (1)時(shí)，對(duì)包含在 進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料中并且粘附到進(jìn)氣口的壁表面的燃料量進(jìn) 行估計(jì)(S140)。從該粘附到壁表面的燃料估計(jì)量，計(jì)算進(jìn)氣歧管噴射器 120的冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P) (S150)。然后，缸內(nèi)噴射器110和進(jìn) 氣歧管噴射器120之間的燃料噴射比率變化，使得進(jìn)行對(duì)應(yīng)于該冷機(jī)狀態(tài) 增加校正值Q (P)的增加。結(jié)合圖4描述此時(shí)的狀態(tài)。為了簡(jiǎn)化描述，此處假定基于圖3計(jì)算的 催化劑預(yù)熱的基本條件為燃料總量是1.00， Dl比率r是65X (沒(méi)有考慮在冷機(jī)狀態(tài)下針對(duì)粘附到進(jìn)氣口壁表面的燃料的校正)。燃料噴射的狀態(tài)在 圖4中的(A)示出。由于燃料總量是1.00，來(lái)自缸內(nèi)噴射器110的燃料 噴射量Q (D) ALL是0.65，而來(lái)自進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射量Q (P) ALL是0.35。還假定此時(shí)估計(jì)的粘附到壁表面的燃料量是0.20，并 且冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P)也是0.20 (實(shí)際上，從粘附到壁表面的燃 料估計(jì)量并考慮其它因素計(jì)算冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P))。換言之， 如圖4中的(B)所示，從進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量Q (P) ALL0.35包括粘附到壁表面的燃料量0.20 (因而，其沒(méi)有用于燃燒)。因 而，在燃料總量1.00中，有助于燃燒的燃料量是缸內(nèi)噴射器IIO噴射的燃
料量0.65和進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量0.15 (包含在0.35中)之和 (即，0.80)。在這情況下，在如圖4 (D)所示的傳統(tǒng)示例中，冷機(jī)狀態(tài)增加校正 值Q (P) 0.20僅僅加到進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量中。此時(shí)，燃 料總量是1.20。在圖4中的(E)示出的另一個(gè)傳統(tǒng)的示例中，冷機(jī)狀態(tài) 增加校正值Q (P) 0.20加到進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料量和進(jìn)氣歧管噴 射器噴射的燃料量的每個(gè)中。此時(shí)，燃料總量是1.40。在圖4中的(F) 所示的另一個(gè)傳統(tǒng)示例中，增加缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料量，使得即使 冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P) 0.2僅僅加到進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料 量之后在圖4中的(A)所示的DI比率r (=65%)保持相同。在此情況 下，總?cè)剂狭渴?.57。
相反，作為本實(shí)施例的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300如圖4中的(C) 所示改變DI比率。更具體地，DI比率從65X減小到56%以使進(jìn)氣歧管噴 射器120噴射的燃料量包括冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P)。在此情況下， 燃料總量是0.80。
在如上所述變化的DI比率r (=56%)，執(zhí)行快速催化劑預(yù)熱 (S170)。此時(shí)除了該DI比率之外的條件如在圖3所示。在以上述方式控制的發(fā)動(dòng)機(jī)中，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率設(shè)定 成等于或者高于進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射比率，約為65% (在此情 況下是56%)以在壓縮行程中從缸內(nèi)噴射器IIO將燃料噴入氣缸。在進(jìn)氣 行程中，從進(jìn)氣歧管噴射器120將燃料噴入進(jìn)氣歧管。此時(shí)，在燃燒室中 形成由進(jìn)氣歧管噴射器120產(chǎn)生的空氣燃料混合氣(空燃比整體地稀并且 在均質(zhì)狀態(tài))以及由缸內(nèi)噴射器110產(chǎn)生的空氣燃料混合氣(在火花塞周 圍的空燃比較濃并且在分層狀態(tài)下)。即使火花塞的點(diǎn)火正時(shí)延遲的程度 較大(例如，15。ATDC)，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率等于或者高于 進(jìn)氣歧管噴射器120的燃料噴射比率，因此，火花塞周圍的空氣燃料混合 氣的空燃比變濃，并且該火花塞周圍的空氣燃料混合氣由進(jìn)氣歧管噴射器 120產(chǎn)生的均質(zhì)空氣燃料混合氣包圍，使得火焰以良好的狀態(tài)傳播。因 而，火焰平順地傳播，并且未燃燃料(HC)不可能產(chǎn)生。點(diǎn)火正時(shí)的較大
的延遲使排氣溫度升高。通過(guò)上述快速催化劑預(yù)熱，能夠考慮這樣的事實(shí)即從進(jìn)氣歧管噴射器 120噴射的一些燃料由于冷的進(jìn)氣口而粘附到進(jìn)氣口壁表面，而通過(guò)改變DI比率r對(duì)從進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量進(jìn)行增加校正，而沒(méi)有增 加燃料總量。如上所述，當(dāng)具有本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)并且需 要對(duì)排氣凈化催化劑進(jìn)行快速預(yù)熱時(shí)，缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率設(shè)定成 等于或者高于進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射比率。因而，在燃燒室中，能夠 形成由進(jìn)氣歧管噴射器120產(chǎn)生的空氣燃料混合氣(空燃比整體地稀并且 在均質(zhì)狀態(tài))以及由缸內(nèi)噴射器110產(chǎn)生的空氣燃料混合氣(在火花塞周 圍的空燃比較濃并且在分層狀態(tài)下)。此時(shí)，火花塞周圍的空燃比能夠變 濃。由于火花塞周圍的空氣燃料混合氣是均質(zhì)的(半分層)，有利于火焰 傳播，并且不可能產(chǎn)生未燃燃料(HC)。在這樣的狀態(tài)下，點(diǎn)火正時(shí)延遲 的程度較大，以與傳統(tǒng)技術(shù)相比，能夠?qū)ε艢鈨艋呋瘎└焖俚剡M(jìn)行預(yù) 執(zhí)。在此情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低，并且因而執(zhí)行快速催化劑預(yù)熱時(shí)，從進(jìn)氣歧管噴射器噴射到低溫的進(jìn)氣口的一些燃料粘附到進(jìn)氣口的壁表面，因而霧化狀態(tài)不良。在此情況下，通常，粘附到壁表面的燃料量加到要從進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料量中以將燃料噴射到進(jìn)氣歧管，這導(dǎo)致了燃料總量的增加(缸內(nèi)噴射器的燃料量和進(jìn)氣歧管噴射器的燃料量之和)。此處，缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率降低而進(jìn)氣歧管噴射器的燃料噴射比率增大以增大進(jìn)氣歧管噴射器噴射的燃料量。因此，考慮粘附到壁表面的燃料噴射燃料。這僅僅是燃料噴射比率的變化，而燃料總量沒(méi)有改變，使得能夠避免燃料經(jīng)濟(jì)性和排氣成分的惡化。因而，能夠以良好的方式執(zhí)行在具有缸內(nèi)噴射器和進(jìn)氣歧管噴射器的發(fā)動(dòng)機(jī)在冷機(jī)狀態(tài)下起動(dòng)時(shí) 對(duì)排氣凈化催化劑進(jìn)行快速預(yù)熱，同時(shí)能夠防止由于考慮在冷機(jī)狀態(tài)下粘附到壁表面的燃料而增大燃料總量。(冷機(jī)狀態(tài)增大校正值Q (P)的減小)需要取消用于增大的冷機(jī)狀態(tài)增大校正值Q (P)(即，隨著時(shí)間經(jīng)
過(guò)將冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P)設(shè)定為零)，這是因?yàn)檫M(jìn)氣口溫度隨著 發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度升高(隨著發(fā)動(dòng)機(jī)IO起動(dòng)之后時(shí)間經(jīng)過(guò))而升高。以下 將描述如何進(jìn)行該取消。在下面的描述中，單位時(shí)間冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P)減小的程度稱為"減小比率"。發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度越高(發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度升高的程度越大)，可以認(rèn) 為粘附到進(jìn)氣口的壁表面的燃料量的程度就越小。因而，如圖5所示，發(fā) 動(dòng)機(jī)10的溫度越高，或者發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度升高的程度越大，減小比率設(shè) 定得越高。在圖5中，減小比率相對(duì)于時(shí)間經(jīng)過(guò)越高，就越早到達(dá)原來(lái)的 狀態(tài)。在圖5所示的示例中，進(jìn)行對(duì)應(yīng)于0.2 (是進(jìn)氣歧管噴射器120的 冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P))的減小。因而，缸內(nèi)噴射器110噴射的燃 料量是0.45，而進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量是0.15，因而DI比率r 是75%。在圖5所示的示例的特點(diǎn)是僅僅從進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃 料量減小冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P)。可選地，如在圖6中所示，可以保持在進(jìn)行的對(duì)應(yīng)于冷機(jī)狀態(tài)增加校 正值Q (P)的增加的情況下的DI比率r (=56%)，同時(shí)可以減小作為 冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P)的燃料0.2。因而，缸內(nèi)噴射器IIO噴射的燃 料量是0.336，進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量是0.264，并且DI比率r 還保持在56%。換言之，圖6所示的示例的特點(diǎn)是缸內(nèi)噴射器IIO和進(jìn)氣 歧管噴射器120的燃料噴射比率減小，同時(shí)保持通過(guò)考慮冷機(jī)狀態(tài)增加校 正值Q (P)設(shè)定的DI比率(r=56%)。還可選地，如圖7所示，進(jìn)行對(duì)應(yīng)于冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P) 0.2 的減小，同時(shí)DI比率r返回到進(jìn)行對(duì)應(yīng)于冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q (P)的 增加之前的原來(lái)的值(=65%)。因而，缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料量是 0.39，進(jìn)氣歧管噴射器120噴射的燃料量是0.21，并且DI比率r回到65 %。換言之，圖7中所示的示例的特點(diǎn)是缸內(nèi)噴射器IIO和進(jìn)氣歧管噴射 器120的燃料噴射比率減小，使得噴射比率是在考慮冷機(jī)狀態(tài)增加校正值 Q (P)之前的值。注意，盡管在圖5至圖7中示出的各個(gè)示例具有的燃料總量是0.60， 但是燃料總量不限于0.60。進(jìn)一步，DI比率不限于在圖5至圖7所示的各個(gè)示例中的任何DI比率，并且可以例如基于后述的發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料噴射 映射圖等而對(duì)DI比率進(jìn)行控制。因而，如圖5至圖7所示，發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度越高，或者發(fā)動(dòng)機(jī)10的 溫度變化的程度越小，可以認(rèn)為燃料粘附到壁表面的程度就越小。因而， 在這情況下，增大減小比率以使更早地到達(dá)原來(lái)的狀態(tài)。 (本控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動(dòng)機(jī)(1))以下將描述本實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動(dòng)機(jī)(1)。參照?qǐng)D8和圖9，現(xiàn)在將描述表示缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器 120之間的燃料噴射比率(以下，還稱為DI比率或者簡(jiǎn)稱為r)的映射 圖，該映射圖作為關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的信息。映射圖存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng) 機(jī)ECU300的ROM 320中。圖8是用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的暖機(jī)狀態(tài)的映射圖， 圖9是用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷機(jī)狀態(tài)的映射圖。在圖8和圖9的映射圖中，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率以百分比 表示為DI比率r，其中橫軸表示發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)速度，縱軸表示負(fù)荷 因子。如圖8和圖9所示，針對(duì)由發(fā)動(dòng)機(jī)IO的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)荷因子所確定 的每個(gè)運(yùn)行區(qū)域設(shè)定DI比率r。 "DI比率r=100%"表示僅僅缸內(nèi)噴射 器110噴射燃料的區(qū)域，"DI比率r=0%"表示僅僅進(jìn)氣歧管噴射器120 噴射燃料的區(qū)域。"DI比率r#0%" 、 "DI比率r#100%"和"0%<DI 比率r<100%"各表示缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120分擔(dān)燃料噴 射的區(qū)域。 一般而言，缸內(nèi)噴射器110有助于增大動(dòng)力性能，而進(jìn)氣歧管 噴射器120有助于空燃燃料混合氣的均質(zhì)性。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)速 度和的負(fù)荷因子適合地選擇這兩種具有不同特性的噴射器，使得僅僅在發(fā) 動(dòng)機(jī)10正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下(例如，在怠速期間催化劑預(yù)熱狀態(tài)是異常運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)的一個(gè)示例)進(jìn)行均質(zhì)燃燒。進(jìn)一步，如圖8和圖9所示，缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120 的DI比率r單個(gè)地限定在用于發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)狀態(tài)的映射圖和用于發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī) 狀態(tài)的映射圖中。映射圖構(gòu)造成表示隨著發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度變化不同的缸 內(nèi)噴射器IIO和進(jìn)氣歧管噴射器120的控制區(qū)域。當(dāng)所檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)10的
溫度等于或者高于預(yù)定的溫度閾值時(shí)，選擇圖8所示的用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖；否則，選擇圖9所示的用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖。基于根據(jù)所選擇的 映射圖的發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)荷因子控制缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣 歧管噴射器120?，F(xiàn)在將描述在圖8和圖9中設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)荷因 子。在圖8中，NE (1)設(shè)定為2500rpm至2700rpm， KL (1 )設(shè)定為30 %至50%， KL (2)設(shè)定為60%至90%。在圖9中，NE (3)設(shè)定為 2900rpm至3100rpm。艮P， NE (1) <NE (3)。還適合地設(shè)定圖8中的 NE (2)以及圖9中的KL (3)和KL (4)。當(dāng)比較圖8和圖9，圖9所示的用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖的NE (3)大 于在圖8中所示的用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖的NE (1)。這表明當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)IO 的溫度較低時(shí)，進(jìn)氣歧管噴射器120的控制區(qū)域擴(kuò)大到包括較高的發(fā)動(dòng)機(jī) 速度區(qū)域。即，在發(fā)動(dòng)機(jī)10是冷機(jī)狀態(tài)的情況下，堆積物不可能堆積在 缸內(nèi)噴射器IIO的噴射孔(即使燃料不是從缸內(nèi)噴射器IIO噴射出)。因 而，能夠擴(kuò)大使用進(jìn)氣歧管噴射器120進(jìn)行燃料噴射的區(qū)域，由此提高了 均質(zhì)性。當(dāng)比較圖8和圖9時(shí)，"DI比率r二100X"在用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖 中是在發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)速度為NE (1)或者更高的區(qū)域，在用于冷機(jī) 狀態(tài)的映射圖中是在發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)速度為NE (3)或者更高的區(qū) 域。對(duì)于負(fù)荷因子，"DI比率r二100X"在用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖中是在 負(fù)荷因子為KL (2)或者更大的區(qū)域，在用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中是在負(fù) 荷因子為KL (4)或者更大的區(qū)域。這意味著缸內(nèi)噴射器IIO僅僅用在預(yù) 定的高發(fā)動(dòng)機(jī)速度的區(qū)域和預(yù)定的高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的區(qū)域。即，在高速區(qū)域 或者高負(fù)荷區(qū)域中，即使僅僅使用缸內(nèi)噴射器IIO進(jìn)行燃料噴射，發(fā)動(dòng)機(jī) 10的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)荷很高，進(jìn)氣量足夠，使得即使僅僅使用缸內(nèi)噴射器 110可以易于獲得均質(zhì)空氣燃料混合氣。以此方式，缸內(nèi)噴射器110噴射 的燃料在燃燒室內(nèi)伴隨著氣化潛熱(或者吸收來(lái)自燃燒室的熱量)而被霧 化。因而，空氣混合氣的溫度在壓縮后期減小，由此提高了防爆震性能。 進(jìn)一步，由于燃燒室內(nèi)的溫度減小，進(jìn)氣效率得到提高，導(dǎo)致了高的動(dòng)力 輸出。在圖8的用于暖機(jī)狀態(tài)的映射圖中，當(dāng)負(fù)荷因子是KL (1)或者更小 時(shí)，也僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射。這表明當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度是高時(shí)，缸內(nèi)噴射器110僅僅用在預(yù)定低負(fù)荷區(qū)域。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10在暖 機(jī)狀態(tài)下時(shí)，堆積物可能堆積在缸內(nèi)噴射器110的噴射孔。然而，當(dāng)使用 缸內(nèi)噴射器iio進(jìn)行燃料噴射時(shí)，噴射孔的溫度能夠降低，由此防止了堆積物的堆積。進(jìn)一步，在確保其最小燃料噴射量的同時(shí)可以防止缸內(nèi)噴射器110的堵塞。因而，缸內(nèi)噴射器110僅僅用在相關(guān)的區(qū)域。當(dāng)比較圖8和圖9時(shí)，僅僅在圖9的用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中存在 "DI比率r=0。％"的區(qū)域。這表明當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的溫度較低時(shí)，在預(yù)定的 低負(fù)荷區(qū)域(KL (3)或者更低)僅僅使用進(jìn)氣歧管噴射器120進(jìn)行燃料 噴射。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10是冷機(jī)狀態(tài)、負(fù)荷是低的，并且進(jìn)氣量小的時(shí)，燃料 不易于霧化。在這樣的區(qū)域中，難以在缸內(nèi)噴射器110噴射燃料的情況下 確保良好的燃燒。進(jìn)一步，尤其在低負(fù)荷和低速區(qū)域中，使用缸內(nèi)噴射器 110的高動(dòng)力是不必要的。因而，在有關(guān)的區(qū)域中僅僅使用進(jìn)氣歧管噴射 器120而不使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射。進(jìn)一步，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)以外的運(yùn)轉(zhuǎn)中，或者在發(fā)動(dòng)機(jī)10的怠速期間催 化劑預(yù)熱狀態(tài)(異常狀態(tài))中，控制缸內(nèi)噴射器110以進(jìn)行分層充氣燃 燒。通過(guò)僅僅在催化劑預(yù)熱操作過(guò)程中進(jìn)行分層充氣燃燒，促進(jìn)了催化劑 的預(yù)熱，因而改進(jìn)了排氣排放。本實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動(dòng)機(jī)(2)以下，將描述本實(shí)施例的控制設(shè)備適合應(yīng)用到的發(fā)動(dòng)機(jī)(2)。在發(fā) 動(dòng)機(jī)(2)的以下描述中，將不再重復(fù)與發(fā)動(dòng)機(jī)(1)類似的構(gòu)造。參照?qǐng)D10和圖11中，將描述表示缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器 120之間的燃料噴射比率的映射圖，該映射圖作為關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)IO的運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)的信息。映射圖存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU300的ROM 320中。圖10是用于發(fā) 動(dòng)機(jī)10的暖機(jī)狀態(tài)的映射圖，圖10是用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷機(jī)狀態(tài)的映射 圖。圖IO和圖11與圖8和圖9不同之處是"DI比率r二100X"在用于
暖機(jī)狀態(tài)的映射圖中保持在發(fā)動(dòng)機(jī)速度等于或者高于NE (1)區(qū)域中，在 用于冷機(jī)狀態(tài)的映射圖中保持在發(fā)動(dòng)機(jī)速度為NE (3)或者更高的區(qū)域 中。進(jìn)一步，除了低速區(qū)域之外，"DI比率f100X"在用于冷機(jī)狀態(tài)的 映射圖中保持在負(fù)荷因子為KL (2)或者更大的區(qū)域中，在用于冷機(jī)狀態(tài) 的映射圖中保持在負(fù)荷因子為KL (4)或者更大的區(qū)域中。這意味著在發(fā) 動(dòng)機(jī)速度是預(yù)定高水平的區(qū)域中僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射， 在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是預(yù)定高水平的區(qū)域中通常僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃 料噴射。然而，在低速和高負(fù)荷區(qū)域中，缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料所形 成的空氣燃料混合氣混合不良，并且在燃燒室中這樣的非均質(zhì)空氣燃料混 合氣會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定的燃燒。因而，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增大(這樣問(wèn)題不可能 發(fā)生)，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率將增大，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大(這樣的問(wèn)題可能發(fā)生)，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率減小。DI比率 r的這些變化在圖10和圖11中十字箭頭表示。以此方式，由于不穩(wěn)定燃 燒引起的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的變化能夠得到抑制。注意，這些措施實(shí)質(zhì)上等 同于隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)朝著預(yù)定的低速區(qū)域移動(dòng)而使缸內(nèi)噴射器110的燃 料噴射比率減小的措施，或者隨著發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)朝著預(yù)定低負(fù)荷區(qū)域移動(dòng)而 使缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率增大的措施。進(jìn)一步，在非上述區(qū)域(由圖10和圖11中的十字箭頭表示)且僅僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃 料噴射的區(qū)域中(在高速側(cè)和在低負(fù)荷側(cè))，即使當(dāng)僅僅使用缸內(nèi)噴射器 110進(jìn)行燃料噴射時(shí)也易于將空氣燃料混合氣設(shè)定成均質(zhì)。在此情況下， 缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料在燃燒室內(nèi)伴隨著氣化潛熱(通過(guò)吸收來(lái)自燃 燒室的熱量)而霧化。因而，空氣燃料混合氣的溫度在壓縮后期降低，因 而提高了防爆震性能。進(jìn)一步，隨著燃燒室的溫度降低，進(jìn)氣效率得到提 高，這導(dǎo)致了高的動(dòng)力輸出。在結(jié)合圖8-圖11進(jìn)行說(shuō)明的發(fā)動(dòng)機(jī)10中，通過(guò)將缸內(nèi)噴射器110的 燃料噴射正時(shí)設(shè)定在進(jìn)氣行程中而實(shí)現(xiàn)均質(zhì)燃燒，同時(shí)通過(guò)將其設(shè)定在壓 縮行程而實(shí)現(xiàn)分層充氣燃燒。即，當(dāng)缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時(shí)設(shè)定 在壓縮行程時(shí)，濃的空氣燃料混合氣能夠局部位于火花塞周圍，使得對(duì)整 個(gè)燃燒室中的稀空氣燃料混合氣點(diǎn)火以實(shí)現(xiàn)分層充氣燃燒。即使缸內(nèi)噴射 器110的燃料噴射正時(shí)設(shè)定在進(jìn)氣行程，如果可以提供局部位于火花塞周 圍的濃的空氣混合氣，就能夠?qū)崿F(xiàn)分層充氣燃燒。如此處所使用，分層充氣燃燒包括分層充氣燃燒，和以下所述的半分 層充氣燃燒。在半分層充氣燃燒中，進(jìn)氣歧管噴射器120在進(jìn)氣行程中噴 射燃料以在整個(gè)燃燒室中產(chǎn)生稀的和均質(zhì)的空氣燃料混合氣，然后缸內(nèi)噴射器110在壓縮行程中噴射燃料以產(chǎn)生圍繞火花塞的濃的空氣燃料混合氣，以提高燃燒狀態(tài)。這樣的半分層充氣燃燒優(yōu)選在催化劑預(yù)熱操作中， 其原因如下。在催化劑預(yù)熱操作中，必須大幅度地延遲點(diǎn)火正時(shí)，并且維 持良好的燃燒狀態(tài)(怠速狀態(tài))，使高溫燃燒氣體到達(dá)催化劑。進(jìn)一步， 需要供給一定量的燃料。如果采用分層充氣燃燒來(lái)滿足這些要求，則燃料 量將不足。利用均質(zhì)充氣燃燒，與分層充氣燃燒的情況相比，出于維持良 好燃燒目的的延遲量較小。由于這些原因，盡管可以采用分層充氣燃燒和 半分層充氣燃燒的任何一個(gè)，但是上述半分層充氣燃燒優(yōu)選在催化劑預(yù)熱 操作中采用。進(jìn)一步，在結(jié)合圖8-圖11進(jìn)行說(shuō)明的發(fā)動(dòng)機(jī)中，缸內(nèi)噴射器110的 燃料噴射正時(shí)優(yōu)選設(shè)定在壓縮行程中，其原因如下。注意，對(duì)于大部分基 本區(qū)域，缸內(nèi)噴射器110的噴射正時(shí)設(shè)定在進(jìn)氣行程中，此處，基本區(qū)域 是指除了在進(jìn)氣歧管噴射器120在進(jìn)氣行程中進(jìn)行噴射燃料和缸內(nèi)噴射器 110在壓縮行程中噴射燃料的情況下以進(jìn)行半分層充氣燃燒(僅僅在催化 劑預(yù)熱狀態(tài)下進(jìn)行)的區(qū)域以外的區(qū)域。然而，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴 射正時(shí)出于使燃燒穩(wěn)定的目的可以暫時(shí)設(shè)定在壓縮行程中，這將在下面描 述。當(dāng)缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時(shí)設(shè)定在壓縮行程時(shí)，在氣缸的溫度 相對(duì)較高時(shí)期間，空氣燃料混合氣由所噴射的燃料冷卻。這提高了冷卻效 果，并且因而提高了防爆震性能。進(jìn)一步，當(dāng)缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射 正時(shí)設(shè)定在壓縮行程中時(shí)，從燃料噴射到點(diǎn)火所需的時(shí)間較短，使得噴霧 氣流得到強(qiáng)化，增大了燃燒速率。防爆震性能的改進(jìn)和燃燒速率的增大能 夠避免燃燒的變化，使得提高了燃燒的穩(wěn)定性。應(yīng)該理解到，此處公開(kāi)的實(shí)施例在每個(gè)方面是示例性的而非限制性
的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的條款限定，而不是上述的描述限定，并且 意在包括本范圍內(nèi)的任何修改和與權(quán)利要求的條款等同的意義。
權(quán)利要求
1. 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)包括將燃料噴入氣缸的第 一燃料噴射機(jī)構(gòu)、將燃料噴入進(jìn)氣歧管的第二燃料噴射機(jī)構(gòu)以及點(diǎn)火裝 置，所述內(nèi)燃機(jī)具有排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)設(shè)置有催化劑，所述催化劑 用于凈化排氣，并且在至少預(yù)定溫度的溫度下活性化，所述控制設(shè)備包 括檢測(cè)單元，其檢測(cè)對(duì)所述催化劑的預(yù)熱請(qǐng)求；控制單元，其基于所述內(nèi)燃機(jī)所要求的條件來(lái)控制所述第一和第二燃 料噴射機(jī)構(gòu)，使得所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)分擔(dān)燃料噴射； 點(diǎn)火控制單元，其控制所述點(diǎn)火裝置；和 溫度檢測(cè)器，其檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)的溫度，其中，在所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)分擔(dān)所述燃料噴射并且檢測(cè)到所述預(yù) 熱請(qǐng)求的情況下，所述控制單元通過(guò)考慮所述內(nèi)燃機(jī)的所述溫度來(lái)控制所 述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，使得所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射比率 至少等于所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射比率，并且當(dāng)檢測(cè)到所述預(yù)熱請(qǐng)求時(shí)，所述點(diǎn)火控制單元控制所述點(diǎn)火裝置以延 遲點(diǎn)火正時(shí)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備還包括 計(jì)算單元，其基于所述內(nèi)燃機(jī)的溫度計(jì)算粘附壁的燃料量，所述粘附壁的 燃料量是由所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)將燃料噴入所述進(jìn)氣歧管并且粘附到壁 表面的燃料量，其中，所述控制單元通過(guò)考慮所述粘附壁的燃料量來(lái)控制所述第一和第二燃 料噴射機(jī)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述控制單元通過(guò)考慮所述粘附壁的燃料量，增大所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射比率，來(lái)改變所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)與所述第二燃料噴射 機(jī)構(gòu)之間的燃料噴射的比率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中，所述控制單元通過(guò)根據(jù)所述粘附壁的燃料量對(duì)所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu) 噴射的燃料量進(jìn)行增加校正，并增大所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)的燃料噴射比 率來(lái)改變所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)與所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)之間的燃料噴射 比率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備還包括減小單元，其基于所述內(nèi)燃機(jī)的溫度來(lái)減小由所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)噴 射并且進(jìn)行了所述增加校正的燃料噴射量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述內(nèi)燃機(jī)溫度越高，所述減小單元越急劇地減小進(jìn)行了所述增加校正的燃料噴射量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述內(nèi)燃機(jī)溫度越低，所述減小單元越緩慢地減小進(jìn)行了所述增加校正的燃料噴射量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小單元從所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量減去對(duì)應(yīng)于所述增加校正的燃料量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小單元從所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量并從所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量減去對(duì)應(yīng)于所述增加校正的燃料量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小單元減去對(duì)應(yīng)于所述增加校正的燃料量，由此保持在進(jìn)行所述增加校正之前所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)與所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)之間的燃 料噴射比率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小單元減去對(duì)應(yīng)于所述增加校正的燃料量，由此保持在進(jìn)行所述增加校正之后所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)與所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)之間的燃 料噴射比率。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述控制單元控制所述第一和第二燃料噴射機(jī)構(gòu)，使得在考慮所述粘 附壁的燃料量的情況下所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量與所述第二燃 料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量的總和小于在沒(méi)有考慮所述粘附壁的燃料量的情 況下所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的燃料量與所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射的 燃料量的總和。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中，所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)是缸內(nèi)噴射器，而所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)是進(jìn) 氣歧管噴射器。
14. 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)包括用于將燃料噴入氣 缸的第一燃料噴射裝置、用于將燃料噴入進(jìn)氣歧管的第二燃料噴射裝置以 及點(diǎn)火裝置，所述內(nèi)燃機(jī)具有排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)設(shè)置有催化劑，所 述催化劑用于凈化排氣，并且在至少預(yù)定溫度的溫度下活性化，所述控制設(shè)備包括檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)對(duì)所述催化劑的預(yù)熱請(qǐng)求；控制裝置，其用于基于所述內(nèi)燃機(jī)所要求的條件來(lái)控制所述第一和第二燃料噴射裝置，使得所述第一和第二燃料噴射裝置分擔(dān)燃料噴射； 點(diǎn)火控制裝置，其用于控制所述點(diǎn)火裝置；和 溫度檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)的溫度，其中， 在所述第一和第二燃料噴射裝置分擔(dān)所述燃料噴射并且檢測(cè)到所述預(yù) 熱請(qǐng)求的情況下，所述控制裝置包括用于通過(guò)考慮所述內(nèi)燃機(jī)的所述溫度 來(lái)控制所述第一和第二燃料噴射裝置，使得所述第一燃料噴射裝置的燃料 噴射比率至少等于所述第二燃料噴射裝置的燃料噴射比率的裝置，并且當(dāng)檢測(cè)到所述預(yù)熱請(qǐng)求時(shí)，所述點(diǎn)火控制裝置包括用于控制所述點(diǎn)火 裝置以延遲點(diǎn)火正時(shí)的裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備還包 括計(jì)算裝置，其用于基于所述內(nèi)燃機(jī)的溫度計(jì)算粘附壁的燃料量，所述粘 附壁的燃料量是由所述第二燃料噴射裝置將燃料噴入所述進(jìn)氣歧管并且粘 附到壁表面的燃料量，其中， 所述控制裝置包括用于通過(guò)考慮所述粘附壁的燃料量來(lái)控制所述第一 和第二燃料噴射裝置的裝置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述控制裝置包括用于通過(guò)考慮所述粘附壁的燃料量，增大所述第二燃料噴射裝置的燃料噴射比率，來(lái)改變所述第一燃料噴射裝置與所述第二 燃料噴射裝置之間的燃料噴射的比率的裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述控制裝置包括用于通過(guò)根據(jù)所述粘附壁的燃料量對(duì)所述第二燃料噴射裝置噴射的燃料量進(jìn)行增加校正，并增大所述第二燃料噴射裝置的燃 料噴射比率來(lái)改變所述第一燃料噴射裝置與所述第二燃料噴射裝置之間的 燃料噴射比率的裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備還 包括減小裝置，其用于基于所述內(nèi)燃機(jī)的溫度來(lái)減小由所述第二燃料噴射 裝置噴射并且進(jìn)行了所述增加校正的燃料噴射量。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小裝置包括用于所述內(nèi)燃機(jī)溫度越高越急劇地減小進(jìn)行了所述增加校正的燃料噴射量的裝置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小裝置包括用于所述內(nèi)燃機(jī)溫度越低越緩慢地減小進(jìn)行了所述增加校正的燃料噴射量的裝置。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小裝置包括用于從所述第二燃料噴射裝置噴射的燃料量減去對(duì)應(yīng)于所述增加校正的燃料量的裝置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小裝置包括用于從所述第一燃料噴射裝置噴射的燃料量并從所述第二燃料噴射裝置噴射的燃料量減去對(duì)應(yīng)于所述增加校正的燃料量的裝 置。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小裝置包括用于減小對(duì)應(yīng)于所述增加校正的燃料量，由此保持 在進(jìn)行所述增加校正之前所述第一燃料噴射裝置與所述第二燃料噴射裝置 之間的燃料噴射比率的裝置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述減小裝置包括用于減小對(duì)應(yīng)于所述增加校正的燃料量，由此保持在進(jìn)行所述增加校正之后所述第一燃料噴射裝置與所述第二燃料噴射裝置 之間的燃料噴射比率的裝置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述控制裝置包括用于控制所述第一和第二燃料噴射裝置，使得在考慮所述粘附壁的燃料量的情況下所述第一燃料噴射裝置噴射的燃料量與所 述第二燃料噴射裝置噴射的燃料量的總和小于在沒(méi)有考慮所述粘附壁的燃 料量的情況下所述第一燃料噴射裝置噴射的燃料量與所述第二燃料噴射裝 置噴射的燃料量的總和的裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14至25中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備， 其中，所述第一噴射裝置是缸內(nèi)噴射器，并且所述第二燃料噴射裝置是進(jìn)氣 歧管噴射器。
全文摘要
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行的程序包括以下步驟檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的步驟(S100)，當(dāng)需要快速催化劑預(yù)熱時(shí)(在S100中的“是”)時(shí)，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑THW的溫度的步驟(S120)，當(dāng)THW低于預(yù)定閾值(在S130中的“是”)時(shí)，估計(jì)粘附到進(jìn)氣口的壁表面的燃料量(S140)步驟，計(jì)算進(jìn)氣歧管噴射器的冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q(P)的步驟(S150)，改變DI比率r以滿足冷機(jī)狀態(tài)增加校正值Q(P)的步驟(S160)和執(zhí)行快速催化劑預(yù)熱的步驟(S170)。
文檔編號(hào)F02D41/04GK101124392SQ20068000547
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月18日
發(fā)明者正源寺良行, 荒木幸志 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社