直接喷射式内燃机及其控制方法

专利名称：直接喷射式内燃机及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种直接喷射式内燃机以及控制所述直接喷射式内燃机的 方法、更具:地，本发明涉及一，在压缩冲，，膨胀沖程过程中通，燃料
方法。
背景技术：
近年来，普遍釆用的是燃料通过燃料喷射阀直接地喷射入燃烧室的直 接喷射式内燃机。在直接喷射式内燃机中，根据内燃机的工作状态，燃烧 模式从分层充气燃烧改变到均匀充气燃烧。分层充气燃烧主要执行于轻负 载、低速工作时，例如在发动机刚刚启动时。在执行分层充气燃烧时，在 压缩沖程和膨胀沖程的至少其中之一的期间，燃料通过燃料喷射阀喷射入
燃烧室内。
可采用壁导引型直接喷射式内燃机作为 一种类型的直接喷射式内燃 机。在壁导引型的直接喷射式内燃机中，在执行分层充气燃烧时所喷射的 燃料沿气缸的壁面或活塞顶部分行进而朝火花塞走行。当朝火花塞走行 时，燃料与已经从进气通道引入燃烧室的进气相混合。燃料-空气的混合物 通过火花塞的点火器点火，这导致混合物内的燃料燃烧。
如日本专利申请公开No. JP-A-2002-138933中所公开的，可采用喷雾 引导型直接喷射式内燃机。在喷雾引导型直接喷射式内燃机中，在分层充 气燃烧期间所喷射的燃料与从进气通道引入燃烧室的进气相混合以在火 花塞附近形成混合物。其后，混合物通过火花塞的点火器点火，这导致混 合物内的燃料燃烧。在喷雾引导型直接喷射式内燃机的情形下，通过燃料 喷射阀喷射入燃烧室内的燃料既没有通过使燃料沿气缸的壁面或活塞顶 部分行进而被引导到火花塞，也没有通过进气在燃烧室内的流动而被引导 到火花塞。
对于喷雾引导型直接喷射式内燃机而言，与其中燃料在进气冲程过程 中通过燃料喷射阀喷射入燃烧室内的均匀充气燃烧相比，在分层充气燃烧
期间可用于使通过燃料喷射阀喷射的燃料气化的时间较短。其原因在于， 当执行分层充气燃烧时，燃料在压缩沖程或膨胀冲程期间通过燃料喷射阀 喷射入燃烧室内，并且因此从燃料射入到混合物通过火花塞的点火器点火 的时段较短。因此，对于直接喷射式内燃机而言，存在如下问题，即，在 分层充气燃烧期间，当燃烧室内的温度、即缸内温度由于从进气通道引入 燃烧室内的进气温度低而低时，燃烧可能劣化。
特别地，在喷雾引导型直接喷射式内燃机中，与壁引导型直接喷射式 内燃机不同的是，所喷射的燃料并非通过4吏燃料沿气缸的壁面或活塞顶部 分行进而引导到火花塞。为此，诸如气釭体或活塞的热源难以帮助燃料气 化。因此，对于喷雾引导型直接喷射式内燃机而言，存在如下问题，即， 当缸内温度由于进气温度低而低时，燃烧可能进一步地劣化。

发明内容
本发明提供一种直接喷射式内燃机以及控制所述直接喷射式内燃机的 方法，其抑制了在分层充气燃烧期间的燃烧劣化。
本发明的第一方面是一种直接喷射式内燃机，其中，在压缩沖程或膨 胀冲程期间经由燃料喷射阀喷射入燃烧室的燃料与通过进气通道引入所 述燃烧室内的进气混合以在火花塞附近形成空气-燃料混合物，所述内燃机
包括实际压缩比控制装置，用于控制实际压缩比；以及代表值获取装置， 用于获取代表缸内温度的值，其中，当所述燃料在所i^缩冲程或膨胀冲 程期间经由所述燃料喷射阀喷射入所述燃烧室时，如果所获取的代表值 低，则所述实际压缩比控制装置增加所述实际压缩比。
本发明的第二方面是一种才艮据第一方面的直接喷射式内燃机，其中， 气门正时能够改变的可变进气门用作进气门，所述进气通道和所述燃烧室 通过所述进气门彼此连通；所述实际压缩比控制装置是用于控制所述可变 进气门的气门正时的可变进气门控制装置；并且，当所述燃料在所述压缩 冲程或膨胀冲程期间经由所述燃料喷射阀喷射入所述燃烧室时，所述可变 进气门控制装置提前所述可变进气门的关闭正时。
本发明的第三方面是一种根据第二方面的直接喷射式内燃机，其中， 所述可变进气门控制装置与所获取的代表值的降低成比例地增加所述可 变进气门的关闭正时的提前量。
根据本发明的这些方面，在燃料在压缩冲程或膨胀冲程期间经由燃料 喷射阀喷射时，当所获取的代表釭内温度的值一一诸如进气温度和冷却液 温度一一低时，诸如可变进气门控制装置的实际压缩比控制装置提前可变 进气门的关闭正时。由此，使得可变进气门的关闭正时与活塞位于下死点 处的时间点接近，引入燃烧室的空气量增加，且实际压缩比增加。例如， 通过与所获取的代表值一一即缸内温度一一的降低成比例地增加所述可 变进气门关闭正时的提前量来增加实际压缩比。因此，在分层充气燃烧期 间，即使燃烧室内的燃料难于气化，实际压缩比还是增加，其导致缸内温 度的增加。由此，加速燃料的气化。
本发明的第四方面是一种直接喷射式内燃机，其中在压缩冲程或膨胀 冲程期间经由燃料喷射阀喷射入燃烧室的燃料与通过进气通道引入所述 燃烧室内的进气混合以在火花塞附近形成空气-燃料混合物，所述内燃机包
括燃料压力控制装置，用于控制要经由所述燃料喷射阀喷射入所述燃烧 室的，料的压力；以及代表值获取装置用于，取代表缸内温度的值，其
入所述燃烧室时，如果所获取的代表值低，则所述燃料压力控制装置增加 所述燃料压力。
本发明的第五方面是一种根据第四方面的直接喷射式内燃机，其中， 所述燃料压力控制装置与所获取的代表值的降低成比例地增加所述燃料 压力的增加量。
根据本发明的这些方面，在燃料在压缩冲程或膨胀冲程期间经由燃料 喷射阀喷射时，当所获取的代表缸内温度的值一一诸如进气温度和冷却液 温度一一低时，燃料压力控制装置增加经由燃料喷射阀喷射入燃烧室的燃 料的压力。由此，促进在燃料喷射入燃烧室时的燃料雾化。例如，与所获 取的代表值一一即缸内温度一一的降低成比例地增加燃料压力的增加量。 从而，促进所喷射的燃料的雾化。因此，在分层充气燃烧期间，即使燃烧 室内的燃料难于气化，还是促进了燃料的雾化，且燃料的气化变得容易。 由此，加速燃料的气化。
本发明的第六方面是根据第一到第五方面中任一项所述的直接喷射式 内燃机，所述内燃机包括用于检测通过所述进气通道引入所述燃烧室的 进气的温度的进气温度检测装置和用于检测在所述直接喷射式内燃机中 循环的冷却液的温度的冷却液温度检测装置至少其中之一，其中，要通过
所述代表值获取装置获取的代表值是所检测到的进气温度和所检测到的 冷却液温度至少其中之一。
依据本发明的第六方面，所述代表值获取装置获取代表缸内温度并对 缸内温度具有直接影响的进气温度以及代表缸内温度并对缸内温度具有 间接影响的冷却液温度至少其中之一作为代表值。从而，没有通过任何位 于燃烧室内的温度传感器就准确地获得了缸内温度的变化。
本发明的第七方面是一种控制直接喷射式内燃机的方法，在直接喷射 式内燃机中，在压缩冲程或膨胀冲程期间经由燃料喷射阀喷射入燃烧室的 燃料与引入所述燃烧室内的进气混合以在火花塞附近形成空气-燃料混合
物，所述方法包括以下步骤获取代表缸内温度的值；以及当所述燃料在 所述压缩沖程或膨胀冲程期间经由所述燃料喷射阀喷射入所述燃烧室时， 如果所获取的代表值低，则增加实际压缩比。
机的方法可通过加速在分层充气燃:期 一 燃烧室内的燃料的气化i抑i;
燃烧的劣化。


本发明的上述及其它目的、特征和优点将通过以下参照附图对优选 实施方式的描述而变得明显，其中类似的标记用于指代类似的构件，其 中
图1是示出第一实施方式的喷雾引导型直接喷射式内燃机的构造示 例的示图2A是示出燃料喷射阀和火花塞相对于燃烧室的布置的示图2B是示出沿图2A的2B-2B线的剖视图的示图3是示出第一实施方式的直接喷射式内燃机的操作流程的示图4是示出可变进气门关闭正时映射的示图5是示出笫二实施方式的喷雾引导型直接喷射式内燃机的构造示 例的示图6是示出第二实施方式的直接喷射式内燃机的操作流程的示并且
图7是示出燃料压力(P)的映射的示图。
具体实施例方式
下文将参照附图详细地描述本发明。本发明并不限于下面描述的实 施方式。所述的实施方式包括可由本领域内的技术人员容易地联想到的 构件、和/或那些与这些构件实质上相同的构件。
图1的示图示出根据第一实施方式的喷雾引导型直接喷射式内燃机 的构造示例。图2A的示图示出燃料喷射阀和火花塞相对于燃烧室的布 置。图2B示出沿图2A的2B-2B线的剖视图。如图1所示，直接喷射 式内燃机l-l包括燃料供应设备2;由多个气缸(在第一实施方式中为 直列式四气缸)组成的内燃机体3;连接到内燃机体3的进气通道5;连接 到内燃机体3的排气通道6;以及ECU (电子控制单元)7，其是控制直 接喷射式内燃机1-1的工作的工作控制器。
燃料供应设备2用于把例如汽油的存储在燃料箱22内的燃料供应到直 接喷射式内燃机l-l。燃料供应设备2包括燃料喷射阀21、燃料箱22、 低压燃料泵23、高压燃料泵24以及燃料供应管路(未示出)。
内燃机体3的每个气釭30a到30d都设置有燃料喷射阀21。燃料喷射 阀21把通过低压燃料泵23和高压燃料泵24加压的燃料喷射入对应的气缸 30a到30d的燃烧室A。燃料喷射阀21设置在火花塞36 (将在下文描述) 的附近，使得可以对喷雾进行引导，如图2A和2B所示。燃料喷射阀21 的燃料喷射方向设定为使得在分层充气燃烧期间，即，当燃料在压缩冲程 和膨胀冲程至少其中之一的期间经由燃料喷射阀21喷射入燃烧室A内时， 喷射入燃烧室A内的燃料B与已经经由一对可变进气门41 (将在下文描 述)从进气通道5引入燃烧室A内的进气混合而在火花塞36附近形成空 气-燃料混合物。ECU 7控制燃料喷射阀21的燃料喷射量和喷射正时，即 执行燃料喷射控制。
高压燃料泵24进一步增加从燃料箱22供应的燃料的压力，所述从燃 料箱22供应的燃料的压力由低压燃料泵23增加。附连到可变气门系统4 的进气凸轮轴43的泵驱动凸轮(未示出)的旋转驱动高压燃料泵24。进气凸轮轴43随曲轴35的转动而转动。因此，高压燃料泵24由内燃机l-l 的输出驱动。
高压燃料泵24设置有电磁溢流阀(未示出)。电磁溢流阀调节流入高 压燃料泵24内的燃料的量，其中所述i认高压燃料泵24内的燃料的压力 已由低压燃料泵23增加。高压燃料泵24通过调节经由电磁溢流阀(未示 出)流入的燃料来调节燃料压力P，此压力是要从高压燃料泵24排出一一 即要经由燃料喷射阀21喷射入燃烧室A内一一的燃料的压力。ECU 7经 由电磁溢流阀(未示出)控制流入高压燃料泵24的燃料的量，即执行i" 控制。
内燃机体3包括气缸体31、固定于气缸体31的气缸盖32、为每个 气缸30a到30d设置的活塞33和连杆34、曲轴35、为每个气缸30a到30d 设置的火花塞36、以及可变气门系统4。在内燃机体3的每个气釭30a到 30d中，燃烧室A由每个气缸30a到30d的活塞33、气缸体31以及气缸 盖32形成。在气釭盖32中，为每个气缸30a到30d都形成有进气口 37 和排气口 38，且所述进气口 37和排气口 38分别连接到进气通道5和排气 通道6。活塞33可自由旋转地耦联到连杆34。连杆34可自由旋转地耦联 到曲轴35。因此，当空气-燃料混合物在燃烧室A内燃烧时，活塞33在气 缸体31内往复运动，从而导致曲轴35旋转。
为每个气缸30a到30d都设置有火花塞36。火花塞36依据来自于ECU 7的点火信号点火而点燃气釭30a到30d的燃烧室A内的混合物。如上所 述，火花塞36设置在燃料喷射阀21附近，从而可以对喷雾进行引导，如 图2A和2B所示。ECU 7控制火花塞36的点火正时，即执行点火控制。
曲柄角度传感器39检测曲柄角度(CA)—-曲轴35的旋转角度， 并把所述角度输出到ECU 7。 ECU7基于曲柄角度传感器39检测到的 曲柄角度来确定内燃机l-l的转数，并识别每个气缸30a到30d。
可变气门系统4使得可变进气门41和可变排气门42打开和关闭。可 变气门系统4包括为每个气缸30a到30d设置的一对可变进气门41和 一对可变排气门42;进气凸轮轴43;排气凸轮轴44;可变进气门正时机 构45;以及可变排气门正时机构46。可变进气门41设置在进气口 37和燃 烧室A之间，并由于进气凸轮轴43的旋转而打开和关闭。可变排气门42 设置在排气口 38和燃烧室A之间，并由于排气凸轮轴44的旋转而打开和
关闭。进气凸轮轴43和排气凸轮轴44通过正时链耦联到曲轴35,并随曲 轴35的旋转而旋转。
可变进气门正时机构45设置在进气凸轮轴43和曲轴35之间。可变排 气门正时机构46设置在排气凸轮轴44和曲轴35之间。可变进气门正时机 构45和可变排气门正时机构46是连续可变的气门正时机构，其分别连续 地改变进气凸轮轴43和排气凸轮轴44的相位。
提前室和延迟室(未示出)分别形成于可变进气门正时机构45和可变 排气门正时机构46中。油从可变气门系统4的油控制阀(未示出)供应到 提前室和延迟室之一。当油供应到提前室时，进气凸轮轴43和排气凸轮轴 44的相位提前，或者在油供应到延迟室时，进气凸轮轴43和排气凸轮轴 44的相位延迟。可变气门系统4通过改变进气凸轮轴43和排气凸轮轴44 的相位来调节可变进气门41和可变排气门42的气门正时。具体地，可变 气门系统4提前或延迟可变进气门41和可变排气门42的气门正时。更具 体地，可变气门系统4控制可变进气门41和可变排气门42的气门正时的 提前量或延迟量。
两个分别分配给可变进气门正时^J 45和可变排气门正时^！ 46的 油控制阀(未示出)通过改变设置在油控制阀中的滑阀的位置来把油供应 到可变进气门正时机构45和可变排气门正时机构46中每一个的提前室和 延迟室之一。两个滑阀的位置控制，即可变进气门41的气门正时控制和可 变排气门42的气门正时控制通过ECU7执行，如下文所述。可变气门系 统4设置有进气凸轮位置传感器47和排气凸轮位置传感器48。进气凸轮 位置传感器47和排气凸轮位置传感器48分别检测进气凸轮43和排气凸轮 44的旋转位置，并将所述位置输出到ECU7。在第一实施方式中，可变气 门系统4分别通过可变进气门正时机构45和可变排气门正时机构46来调 节可变进气门41和可变排气门42的气门正时。然而，可以采用本发明的 其它实施方式，而不限于上述的实施方式。例如，可变气门系统4可仅仅 设置有可变进气门正时机构45。在这种情形下，可变气门系统4仅仅调节 可变进气门41的气门正时。
进气通道5用于从外部吸入空气，并把所述空气引入到内燃机体3的 气缸30a到30d的燃烧室A。进气通道5包括空气滤清器51、空气流量 计52、节气门53、把空气滤清器51连接到每个气釭30a到30d的进气口 37的进气通路54、以及进气温度传感器55。空气滤清器51从通过进气通
路54和进气口 37引入到每个气釭30a到30d的燃烧室A内的空气中除去 灰尘颗粒。空气流量计52检测引入到每个气缸30a到30d内的空气的量、 即进气量，并把所述的量输出到ECU7。诸如步进电机的致动器53a驱动 节气门53。节气门53调节要引入到每个气釭30a到30d的燃烧室A内的 进气量。ECU 7执行节气门开度控制，即控制节气门53的开度，其将在 下文描述。进气温度传感器55安装在位于空气滤清器51下游的进气通路 54中。安装在位于空气滤清器51下游的进气通路54中的进气温度传感器 55检测经由进气口 37从进气通道5引入燃烧室A的进气的进气温度T, 并把温度输出到ECU 7。
排气通道6包括排气净化装置61、消声器(消音器)(未示出)、以 及通过排气净化装置61把每个气缸30a到30d的排气口 38连接到消声器 (消音器)的排气通路62。排气净化装置61除去包含在经由排气通路62 导引的排气中的有害物质。通过除去有害物质而得以净化的排气经由消声 器(消音器)(未示出)排放到大气。位于排气净化装置61上游的排气通 路62设置有A/F传感器63, A/F传感器63检测要被排放到排气通路62 的排气的空燃比，并把该空燃比输出到ECU7。代替A/F传感器63，排气 的空燃比可通过02传感器检测，其检测要被排放到排气通路62内的排气 的氧气含量。
ECU 7控制直接喷射式内燃机1-1的工作。各输入信号从附连到安装 有直接喷射式内燃机1-1的车辆的不同部位的传感器供应到ECU 7。具体 地，所述各输入信号例如为由设置在曲轴35上的曲柄角度传感器39 检测到的曲柄角度信号、分别由进气凸轮位置传感器47和排气凸轮位置 传感器48检测到的进气凸轮和排气凸轮的旋转位置信号、由空气流量计 52检测到的进气量信号、由进气温度传感器55检测到的进气温度T的信 号、由加速器踏板传感器8检测到的加速器踏板操作量信号、以及由A/F 传感器63检测到的空燃比信号。
ECU 7基于这些输入信号和存储在存储部73中的各个映射来输出各 种输出信号。具体地，各种输出信号例如为用于执行燃料喷射阀21的燃 料喷射控制的喷射信号、用于执行流入高压燃料泵24内的燃料量控制的高 压燃料泵控制信号、用于执行火花塞36的点火控制的点火信号、用于执行 可变进气门41控制的可变进气门的提前/延迟量信号、用于执行可变排气 门42控制的可变排气门的提前/延迟量信号、以及用于执行节气门53的开
度控制的节气门开度信号。
ECU 7包括输入和输出输入及输出信号的输vV/输出部(I/O) 71; 处理部72;以及存储部73，其存储诸如燃料喷射量映射、基于可变进气门 41的关闭正时以及进气温度T而作出的可变进气门关闭正时映射的各种 映射。处理部72至少具有作为代表值获取装置的进气温度获取部74、以 及作为实际压缩比控制装置的可变进气门控制部75，该可变进气门控制部 75是第一实施方式中的可变进气门控制装置。处理部72包括存储器和 CPU (中央处理单元)。处理部72可通过把基于直接喷射式内燃机1-1的 操作控制而作出的程序加载到存储器中并运行所述程序来执行直接喷射 式内燃机l-l的操作控制等。存储部73可包括诸如闪存的非易失性存储 器、诸如ROM (只读存储器)的只读非易失性存储器、诸如RAM (随机 存储器)的可读/可写易失性存储器、或者是上述类型的存储器的组合。
下面，将对第一实施方式的直接喷射式内燃机1-1的操作、特别是对 在分层充气燃烧期间所执行的实际压缩比控制进行描述，所述实际压缩比 控制在第一实施方式中为可变进气门控制。图3示出第一实施方式的直接 喷射式内燃机的操作流程。图4示出可变进气门关闭正时映射。如图3 所示，ECU 7的处理部72判断直接喷射式内燃机1-1是否在进行分层充 气燃烧的状态下工作(ST101 )。具体地，处理部72判断在气缸30a到30d 的压缩沖程和膨胀冲程至少其中之一的期间燃料是否正被喷射入各气 缸30a到30d的燃烧室A内。
如果处理部72判断出直接喷射式内燃机1-1正在进行分层充气燃烧 的状态下工作，则进气温度获取部74获取由进气温度传感器55检测到的 进气温度T ( ST102 )。所检测到的进气温度T是要被从进气通道5引入燃 烧室A内的进气的温度。因此，进气温度T对缸内温度具有直接的影响。 从而，缸内温度的变化与进气温度T的变化大致成比例。由此，没有通过 任何位于燃烧室A中的温度传感器就精确地获得了缸内温度的变化。
随后，处理部72的可变进气门控制部75根据所获取的进气温度T以 及可变进气门关闭正时映射来计算可变进气门关闭正时S (ST103),其中
出且该可变进气门关闭正时映射存储在存储部73中并示于图4中。如图4 所示，可变进气门关闭正时映射设定为当进气温度T低于预定的进气温 度Tl时，可变进气门41的关闭正时相对于期望的关闭正时Sl提前，所
述期望的关闭正时S1是取决于直接喷射式内燃机1-1工作状态的可变进气 门41的关闭正时。特别地，可变进气门关闭正时映射设定为当进气温度 T低于预定的进气温度T1时，可变进气门41的关闭正时的提前量以与进 气温度T的降低成正比例的方式增加。因此，如果所获取的进气温度T低 于预定的进气温度Tl,则计算出的可变进气门关闭正时S位于期望关闭正 时Sl的提前侧。预定进气温度Tl是指低于该预定进气温度Tl的进气温 度T会不良地影响燃烧的温度。例如，预定进气温度Tl是在冷启动状态 下的进气温度，更具体地，是排气净化装置的净化催化剂的温度和缸内温 度因为从直接喷射式内燃机1-1停止起经过了足够长的时间而相对于直接 喷射式内燃机1-1工作时的温度降低到足够低的温度时的进气温度。
随后，操作部72的可变进气门控制部75基于计算出的可变进气门关 闭正时S执行可变进气门控制(ST104 ),所述可变进气门控制为可变进气 门41的气门正时控制。例如，可变进气门控制部75基于提前量把油供应 到可变进气门正时机构45的提前室，所述提前量为计算出的可变进气门关 闭正时S和期望关闭正时S1之间的差。由此，可变进气门41的关闭正时 提前。具体地，当直接喷射式内燃机l-l在进行分层充气燃烧的状态下工 作、且燃料在压缩冲程或膨胀冲程期间通过燃料喷射阀21喷射时，可变进 气门控制部75提前可变进气门41的关闭正时，使得可变进气门41的关闭 正时与活塞33处于下死点的时间点相近。可变进气门控制部75可根据进 气凸轮位置传感器47检测到的进气凸轮43的旋转位置来判断可变进气门 41的实际关闭正时是否与可变进气门关闭正时S吻合，并且可执行反馈控 制以使得可变进气门41的实际关闭正时与计算出的可变进气门关闭正时S 吻合。当判断出所获取的缸内温度T等于或高于预定釭内温度T1时，可 变进气门控制部75执行可变进气门控制以使得可变进气门关闭正时S与 期望关闭正时S1吻合。
可变进气门控制部75提前可变进气门41的关闭正时，从而使得可变 进气门41的关闭正时与活塞33处于下死点的时间点相近，增加要净皮引入 燃烧室A内的空气量，并且增加实际压缩比。在第一实施方式中，可变进 气门控制部75通过使可变进气门41的关闭正时的提前量与进气温度T的 降低成比例地增加来增加实际压缩比，其中所述进气温度T是所获取的代 表缸内温度的代表值。因此，在分层充气燃烧期间，即使燃烧室A内的燃 料难于气化，燃料的气化也通过由增加实际压缩比来增加缸内温度而得到 加速。由此，抑制了燃烧的劣化。
如同第一实施方式的直接喷射式内燃机1-1那样，笫二实施方式的直
接喷射式内燃机l-2是喷雾引导型直接喷射式内燃机。图5示出第二实施 方式的喷雾引导型直接喷射式内燃机的构造示例。图5中示出的直接喷 射式内燃机l-2与图1中示出的直接喷射式内燃机l-l的差别在于当所 获取的进气温度T低时，增加经由燃料喷射阀21喷射入燃烧室A内的燃 料的燃料压力P。在第二实施方式的直接喷射式内燃机1-2的基本构件中， 将简单地描述与第一实施方式的直接喷射式内燃机1-1的基本构件相同 的那些构件(图l和5中标号相同的构件)，或者省略对其的介绍。
作为一种加速燃料气化的方法，除了上述增加缸内温度的方法之 外，还有一种方法是促进经由燃料喷射阀21喷射的燃料的雾化。在第 二实施方式中，为了促进燃料的雾化，增加经由燃料喷射阀21喷射的 燃料的燃料压力P。高压燃料泵24增加燃料的燃料压力P，这通过如上 所述地调节经由高压泵24中电磁溢流阀(未示出)的燃料ityV来实现。
燃料供应设备2设置有燃料压力传感器25。在第二实施方式中附连 于高压燃料泵24和燃料喷射阀21之间的压力传感器25检测要经由燃 料喷射阀21喷射的燃料的燃料压力，并且将此压力输出到ECU 7。
ECU 7的处理部72具有燃料压力控制部76，其执行对经由高压燃 料泵24的电磁溢流阀(未示出)的燃料流入的控制，即控制燃料压力P。 在ECU7的存储部73中，存储的不是可变进气门关闭正时映射，而是 基于要经由燃料喷射阀21喷射的燃料的燃料压力P和进气温度T作出 的压力映射。
以下，将对第二实施方式的直接喷射式内燃机1-2的操作、特别是对
P的控制进行描述。图6示出第二实施方式的直接喷射式内燃机的操作流 程。图7示出燃料压力的映射。将对图6所示的、直接喷射式内燃机l-2 在进行分层充气燃烧的状态下工作时所执行的燃料压力控制部分进行 简要的描述，该部分与图3所示的、直接喷射式内燃机l-l在进行分层 充气燃烧的状态下工作时所执行的可变进气控制的对应部分相同。
首先，如图6所示，ECU 7的处理部72判断直接喷射式内燃机l-2 是否在进4亍分层充气燃烧的状态下工作(ST201 )。如果处理部72判断出 直接喷射式内燃机1-2在进行分层充气燃烧的状态下工作，则进气温度获
取部74获取由进气温度传感器55检测到的进气温度T ( ST202 )。
随后，处理部72的燃料压力控制部76根据所获取的进气温度T以及 燃料压力映射来计算燃料压力P ( ST203 )，其中所述燃料压力映射基于进 气温度T和要经由燃料喷射阀21喷射的燃料的燃料压力P作出，其存 储在存储部73中并示于图7中。如图7所示，燃料压力映射设定为当进 气温度T低于预定的进气温度Tl时，燃料压力P增加到期望燃料压力 Pl之上，所述的期望燃料压力Pl是取决于直接喷射式内燃机1-2所处工 作状态的燃料压力。特别地，燃料压力映射设定为当进气温度T低于预 定的进气温度T1时，燃料压力P的增加量以与进气温度T的降低量成比 例的方式增加。因此，当获取的进气温度T低于预定的进气温度T1时， 则计算出的燃料压力P高于期望燃料压力Pl。如第一实施方式，预定进 气温度Tl是指低于该预定进气温度Tl的进气温度T会不良地影响燃烧的 温度。
操作部72的燃料压力控制部76基于计算出的燃料压力P来执行燃料 压力控制(ST204)，即，对经由高压燃料泵24的电磁溢流阀(未示出) 的燃料流入的控制一一即，对燃料压力P的控制。例如，燃料压力控制部 76基于作为计算出的燃料压力P与期望燃料压力Pl之间的差的增加量 来增加通过上述的电磁溢流阀(未示出)流入高压燃料泵24的燃料。具体 地，当直接喷射式内燃机l-2在进行分层充气燃烧的状态下工作时，即在 燃料于压缩冲程和膨胀冲程中至少其中之一的期间经由燃料喷射阀21喷 射时，增加要经由燃料喷射阀21喷射入燃烧室A内的燃料的燃料压力P。 燃料压力控制部76可根据燃料压力传感器25检测到的燃料压力来判断 实际燃料压力是否等于计算出的燃料压力P，并且可执行反馈控制以使 得实际燃料压力等于计算出的燃料压力p。当判断出所获取的进气温度
T等于或高于预定进气温度Tl时，燃料压力控制部76执行燃料压力控制 以使得燃料压力P变得与期望燃料压力Pl相等。
经由燃料喷射阀21喷射的燃料的燃料压力P的增加促进了喷射入 燃烧室A内的燃料的雾化。特别地，在第二实施方式中，燃料压力控制 部76通过与进气温度T的降低量成比例地增加燃料压力P的增加量来促 进燃料的雾化，其中所述进气温度T是所获取的代表缸内温度的代表值。 因此，在分层充气燃烧期间，即使燃烧室A内的燃料难于气化，燃料的气 化也通过促进燃料雾化而得到加速。由此，抑制了燃烧的劣化。
在上述的第一和第二实施方式中，依据进气温度T的降低来控制可变 进气门41的关闭正时的提前量和燃料压力P的增加。然而，可以执行可 变进气门控制和燃料压力控制，以使得在判断出进气温度T低于预定进气 温度Tl时可变进气门41的关闭正时的提前量或燃料的燃料压力P增加 一定量。
在第一和第二实施方式中，基于进气温度T而不是缸内温度作出的 映射可用作可变进气门关闭正时映射或燃料压力映射。在此情形中，可 变进气门控制部75和燃料压力控制部76可根据从检测到的进气温度计 算出的缸内温度与表示缸内温度和可变进气门41的关闭正时或燃料压力 之间的关系的映射来计算可变进气门41的关闭正时的提前量或燃料压力 的增加量。
在第一和第二实施方式中，获取险测到的进气温度T。然而，替代进 气温度，例如可获取循环于直接喷射式内燃机1-1或1-2中的冷却液的温 度。冷却液的温度变化对应于诸如气釭体31和活塞33的热源中的热量变 化。因此，引入燃烧室A内的进气由热源加热，这增加了缸内温度。由此， 冷却液的温度对缸内温度具有间接影响。具体地，缸内温度响应于冷却液 温度的改变而改变。从而，可以在没有任何位于燃烧室A中的温度传感器 的情况下就精确地获得了缸内温度的变化。进气温度获取部74可获取进气 温度和冷却液温度，并且基于所获取的温度来执行可变进气门控制或燃料 压力控制。
在第一和第二实施方式中，依据进气温度T的降低来控制可变进气门 41的关闭正时的提前量以及燃料的燃料压力P的增加量。然而，可依据进 气温度T和燃料温度的降低来执行所述控制。燃料温度的改变对经由喷射 阀21喷射的燃料的雾化是有影响的。燃料温度越低，燃料气化越困难。为 此，可变进气门控制部75和燃料压力控制部76可与检测到的燃料温度 的降低成比例地增加可变进气门41的关闭正时的提前量或燃料的燃料压 力P的增加量。
在第一和第二实施方式中，执行控制以使得当进气温度T低时提前 可变进气门41的关闭正时或增加燃料的燃料压力P。然而，例如可以才艮据 缸内温度T来提前可变进气门41的关闭正时以及增加燃料的燃料压
权利要求
1.一种直接喷射式内燃机，其中在压缩冲程或膨胀冲程期间经由燃料喷射阀喷射入燃烧室的燃料与通过进气通道引入所述燃烧室内的进气混合以在火花塞附近形成空气-燃料混合物，其特征在于包括实际压缩比控制装置，用于控制实际压缩比；以及代表值获取装置，用于获取代表缸内温度的值，其中，当所述燃料在所述压缩冲程或膨胀冲程期间经由所述燃料喷射阀喷射入所述燃烧室时，如果所获取的代表值低，则所述实际压缩比控制装置增加所述实际压缩比。
2. 如权利要求l所述的直接喷射式内燃机，其中气门正时能够改变的可变进气门用作进气门，所述进气通道和所述燃 烧室通过所述进气门彼此连通；所述实际压缩比控制装置是用于控制所述可变进气门的气门正时的 可变进气门控制装置；并且当所述燃料在所述压缩沖程或膨胀沖程期间经由所述燃料喷射阀喷 射入所述燃烧室时，所述可变进气门控制装置提前所述可变进气门的关闭 正时。
3. 如权利要求2所述的直接喷射式内燃机，其中，所述可变进气门控 制装置与所获取的代表值的降低成比例地增加所述可变进气门的关闭正 时的提前量。
4.如权利要求2所述的直接喷射式内燃机，其中当所获取的代表值低于预定值时，所述可变进气门控制装置将所述可 变进气门的关闭正时的提前量增加预定量。
5. —种直接喷射式内燃机，其中在压缩冲程或膨胀冲程期间经由燃料 喷射阀喷射入燃烧室的燃料与通过进气通道引入所述燃烧室内的进气混 合以在火花塞附近形成空气-燃料混合物，其特征在于包括燃料压力控制装置，用于控制要经由所述燃料喷射阀喷射入所述燃烧 室的燃料的压力；以及代表值获取装置，用于获取代表釭内温度的值，其中，当所述燃料在所述压缩冲程或膨胀冲程期间经由所述燃料喷射 阀喷射入所述燃烧室时，如果所获取的代表值低，则所述燃料压力控制装 置增加所述燃料压力。
6.如权利要求5所述的直接喷射式内燃机，其中，所述燃料压力控制 装置与所获取的代表值的降低成比例地增加所述燃料压力的增加量。
7.如权利要求5所述的直接喷射式内燃机，其中，当所获取的代表值 低于预定值时，所述燃料压力控制装置将所述燃料压力的增加量增加预定 量。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的直接喷射式内燃机，其中，所述 代表值获取装置获取釭内温度、进气温度、冷却液温度以及燃料温度至少 其中之一。
9. 如权利要求1至7中任一项所述的直接喷射式内燃机,进一步包括用于检测通过所述进气通道引入所述燃烧室的进气的温度的进气温 度检测装置和用于检测在所述直接喷射式内燃机中循环的冷却液的温度 的冷却液温度检测装置至少其中之一 ，其中，要通过所述代表值获取装置获取的代表值是所检测到的进气温 度和所检测到的冷却液温度至少其中之一 。
10. —种控制直接喷射式内燃机的方法，在该直接喷射式内燃机中， 在压缩沖程或膨胀冲程期间经由燃料喷射岡喷射入燃烧室的燃料与引入 所述燃烧室内的进气混合以在火花塞附近形成空气-燃料混合物，所述方法 包括以下步骤获取代表缸内温度的值；以及当所述燃料在所述压缩冲程或膨胀冲程期间经由所述燃料喷射阀喷 射入所述燃烧室时，如果所获取的代表值低，则增加实际压缩比。
11.如权利要求10所述的控制直接喷射式内燃机的方法，其中所述 直接喷射式内燃机包括气门正时能够改变的可变进气门，进气通道和所述 燃烧室通过所述可变进气门彼此连通；并且射入所述燃烧室时，如果所获取的代表值低，则提前所述可变进气门的关 闭正时。
12.如权利要求ll所述的控制直接喷射式内燃机的方法，其中，所述 可变进气门的关闭正时的提前量与所获取的代表值的降低成比例地增加。
13.如权利要求ll所述的控制直接喷射式内燃机的方法，其中，当所 获取的代表值低于预定值时，所述可变进气门的关闭正时的提前量增加预 定量。
14. 一种控制直接喷射式内燃机的方法，在该直接喷射式内燃机中， 在压缩冲程或膨胀沖程期间经由燃料喷射阀喷射入燃烧室的燃料与引入 所述燃烧室内的进气混合以在火花塞附近形成空气-燃料混合物，所述方法 包括以下步骤获取代表缸内温度的值；以及当所述燃料在所述压缩冲程或膨胀冲程期间经由所述燃料喷射阀喷 射入所述燃烧室时，如果所获取的代表值低，则增加燃料压力。
15.如权利要求14所述的控制直接喷射式内燃机的方法，其中，所述 燃料压力的增加量与所获取的代表值的降低成比例地增加。
16. 如权利要求14所述的控制直接喷射式内燃机的方法，其中，当所 获取的代表值低于预定值时，所述燃料压力的增加量增加预定量。
17. 如权利要求10至16中任一项所述的控制直接喷射式内燃机的方 法，其中，获取缸内温度、进气温度、冷却液温度以及燃料温度至少其中 之一作为所述代表釭内温度的值。
18. 如权利要求10至16中任一项所述的控制直接喷射式内燃机的方 法，其中的进气的温度的进^温i检测装置和用于检测在所述直接喷射式^燃机 中循环的冷却液的温度的冷却液温度检测装置至少其中之一；并且获取所述进气温度和所述冷却液温度至少其中之一作为所述代表缸内 温度的值。
全文摘要
在直接喷射式内燃机(1-1)中，气门正时能够改变的可变进气门(41)用作进气门，进气通道(5)和燃烧室(A)通过所述进气门彼此连通。所述直接喷射式内燃机(1-1)包括可变进气门控制部(75)，其控制可变进气门(41)的气门正时；进气温度获取部(74)，其获取引入燃烧室(A)的进气的温度。当燃料在压缩冲程或膨胀冲程期间经由燃料喷射阀(21)喷射入燃烧室(A)时，如果所获取的进气温度低，则提前可变进气门(41)的气门正时，从而使得实际压缩比增加。
文档编号F02D13/02GK101189419SQ200680019380
公开日2008年5月28日 申请日期2006年9月20日 优先权日2005年9月21日
发明者富野修, 芦泽刚, 野村启 申请人:丰田自动车株式会社