专利名称：火花点火式内燃发动机用燃料喷射控制系统和燃料喷射控制方法
技术领域：
本发明涉及火花点火式内燃发动机用燃料喷射控制系统和燃料喷射控制方法。
背景技术：
近来，环境问题已受到关注，因此，已以各种方式提议具有怠速停止机构的车辆以减少排气并改善燃料经济性。例如，日本专利申请公开 No. 2004-036561 (JP-A-2004-036561)描述了一种用于设置有怠速停止机构的直接喷射式内燃发动机的自动停止-起动设备。为了确保在发动机再起动时的发动机起动性能，该自动停止-起动设备执行控制使得在内燃发动机处于停止状态时，将燃料喷射到其中的活塞处于压缩行程中的气缸以及其中的活塞接下来将进入压缩行程的气缸内，然后，当再起动条件满足时，将燃料喷射到其中的活塞处于进气行程中的气缸内。当将燃料射到其中的活塞处于进气行程中的气缸内以快速起动发动机时，需要在与发动机曲轴开始转动的正时基本相同的正时处喷射燃料。但是，当采用经常停止发动机的怠速运转的经济运行系统时，发动机冷却剂温度和环境温度在发动机起动时通常很高。 尤其在其中的活塞在发动机起动时处于进气行程中的气缸内，空气温度高，因为在曲轴开始转动之后直至执行燃料喷射为止，在该气缸中未执行排气行程。因而，可能在该气缸内引起诸如提前点火之类的异常燃烧。
发明内容
本发明减少了在高温条件下快速起动的内燃发动机中出现异常燃烧的可能性。本发明的第一方面涉及一种用于火花点火式内燃发动机的燃料喷射控制系统。在所述燃料喷射控制系统中，当气缸中的活塞在内燃发动机起动时停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点时，在从进气门打开正时到进气行程上止点后的大致90度的时段期间对气缸进行多次燃料喷射。为了更准确地执行燃料喷射控制以减少出现异常燃烧的可能性，在上述方面中， 当气缸中的活塞在内燃发动机起动时停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点，而且估算出气缸内的温度高于规定值时，可对气缸进行多次燃料喷射。 尤其当通过怠速停止功能控制所述内燃发动机时，可使用在内燃发动机停止之后直至再起动条件满足为止所经历的时间来估算气缸内的温度是否高于规定值。此外，可使用经历的时间、环境温度以及发动机冷却剂温度来估算气缸内的温度是否高于规定值。尤其当燃料被喷射到进气口时，本发明具有显著的有益效果。本发明的第二方面涉及一种用于火花点火式内燃发动机的燃料喷射控制系统。所述燃料喷射控制系统包括停止点判定部，停止点判定部判定气缸中的活塞在内燃发动机起动时是否停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点；以及燃料喷射控制部，当停止点判定部判定气缸中的活塞在内燃发动机起动时停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点时，燃料喷射控制部执行燃料喷射控制使得对气缸进行多次燃料喷射。本发明的第三方面涉及一种用于火花点火式内燃发动机的燃料喷射控制方法。所述燃料喷射控制方法包括判定气缸中的活塞在内燃发动机起动时是否停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点；以及当判定气缸中的活塞在内燃发动机起动时停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点时，执行燃料喷射控制使得对气缸进行多次燃料喷射。依据上述这些方面，可减少在高温条件下快速起动的内燃发动机中出现异常燃烧的可能性。
从以下参考附图对示例性实施方式的描述，本发明的前述及进一步的目的、特征以及优点将变得清楚，其中，使用相同的数字表示相同的元件，且其中图1是示意性示出依据本发明的实施方式的内燃发动机构造的框图；图2是示出在通过怠速停止控制停止内燃发动机之后，当再起动该内燃发动机时的燃料喷射正时的正时图；以及图3是燃料喷射控制处理的流程图。
具体实施例方式以下将参考附图来描述本发明的实施方式。图1是示意性示出本发明的实施方式中的内燃发动机构造的框图。尽管图1仅是一个气缸的示意性局部剖视图，但是众所周知， 内燃发动机包括多个气缸。而且，内燃发动机用于例如带有怠速停止功能的车辆中。在内燃发动机10的气缸体11中，设置有多个缸膛13。在每个缸膛13中，设置有活塞12。气缸体11的上部由气缸盖14覆盖。在气缸盖14中，设置有进气口 15和排气口 16。进气口 15和排气口 16都与相应的缸膛13相连。进气门17设置在各个进气口 15中。 排气门18设置在各个排气口 16中。在气缸盖14中，用于火花点火的火花塞19设置在燃烧室的顶部表面中的大致中央位置。喷射器20设置用于进气口 15。E⑶21控制来自喷射器20的燃料喷射。E⑶21 接收来自传感器(未示出)的信号。例如，ECU21接收来自测量环境温度和发动机冷却剂温度的温度传感器的信号、来自曲柄转角检测传感器的信号、以及来自计时器的信号，计时器测量在内燃发动机停止之后所经历的时间。接下来，将参考图2来描述本实施方式中的燃料喷射控制处理的原理。图2是示出在通过怠速停止控制停止内燃发动机之后，当再起动该内燃发动机时的燃料喷射正时的正时图。图2示出了进气门17在其中打开的进气时段Ts、以及排气门18在其中打开的排气时段Te。众所周知，进气时段Ts是从进气行程的上止点(TDC)之前的点到进气行程的下止点(BDC)之后的点之间的时段。排气时段Te是从排气行程的BDC之前的点到进气行程的TDC之后的点之间的时段。在图2中，点火正时P是在再起动内燃发动机时的目标点火正时。需要在进气行程的上止点之后大致90度(即，在时段TO中)从喷射器20将燃料喷射到进气口 15中，以在点火正时P处执行点火。例如，在活塞12在内燃发动机停止时停止于进气门17的打开正时之前的时段Tl 中的点的情况下，可在进气门17的打开正时紧前的燃料喷射时段Fl中喷射燃料。在这种情况下。当曲轴在再起动内燃发动机时转动时，已与进气口 15中的燃料混合的空气被吸入气缸内。因此，空气燃料混合气的均质度维持在足够高的等级。而且，在这种情况下，因为在曲轴开始转动之后直至点火正时P为止的时段期间执行了至少部分排气行程，所以气缸中的高温气体被排出，而且稳压罐中的低温气体被供给至气缸内。S卩，在活塞12在内燃发动机停止时停止于时段Tl中的点的情况下，如果在燃料喷射时段Fl中喷射燃料一次，则在空气燃料混合气的均质度足够高而气缸内的温度相对较低的条件下执行点火。因此，不引起异常燃烧。在活塞12在内燃发动机停止时停止于在进气门17的打开正时之后直至进气行程的上止点之后(ATDC)的大致90度为止的时段T2中的点的情况下，需要在与曲轴开始转动的正时基本相同的正时处喷射燃料。在这种情况下，如果以与在活塞12在内燃发动机停止时停止于时段Tl中的点的情况下的方式相类似的方式在时段T2( S卩，在燃料喷射时段Fl' 中)中喷射燃料一次，则会引起异常燃烧。S卩，在活塞12在内燃发动机停止时停止于时段Τ2中的点的情况下，在曲轴开始转动之后直至点火正时P为止的时段几乎没有执行排气行程。因此，如果在内燃发动机停止之后尚未经历许多时间，则已被高冷却剂温度和高环境温度加热的空气留在气缸内。因此， 燃烧是在高温条件下进行的。此外，在这种情况下，因为在进气行程时段喷射燃料，所以空气燃料混合气的均质度降低。即，在活塞12在内燃发动机停止时停止于时段Τ2中的点的情况下，如果在燃料喷射时段Fl ‘中喷射燃料一次，则均质度低的空气燃料混合气在高温条件下燃烧。因此，可能引起异常燃烧的高可能性。相应地，在本实施方式中，在活塞12在内燃发动机停止时停止于时段Τ2中的点的情况下，在时段Τ2中的燃料喷射时段F2中多次喷射燃料(即，执行多次喷射)。这增加了空气燃料混合气的均质度，并减少了出现异常燃烧的可能性。接下来，将参考图3中的流程图来描述本实施方式中的燃料喷射控制处理的流程。当在通过怠速停止控制停止内燃发动机之后满足再起动条件时，ECU 21执行图3所示的燃料喷射控制处理。例如当检测到制动器被松开时，可满足再起动条件。在步骤SlOO中，检测内燃发动机停止时所在的曲柄转角CA。在步骤S102中，检测环境温度TA。在步骤S104中，检测发动机冷却剂温度TW。在步骤S106中，检测内燃发动机停止之后所经历的时间TD。在步骤S108中，判定是否需要为各气缸执行多次喷射。更具体地，判定在各气缸中检测到的曲柄转角的位置是否在进气门打开正时或进气行程TDC之后、且在进气行程上止点后(ATDC)的大致90度之前。此外，例如，判定环境温度TA和发动机冷却剂温度TW是否高于各自的规定值，以及内燃发动机停止之后所经历的时间TD是否比规定值短。由此， 估计在内燃发动机再起动时气缸内的空气燃料混合气的温度是否足够高从而需要多次喷射。S卩，在步骤S108中，判定对于每个气缸而言以下条件是否都满足条件(i)——检测到的曲柄转角的位置在各气缸中是否在进气门打开正时或进气行程TDC之后、且在进气
6行程上止点后(ATDC)的90度之前；条件(ii)——环境温度TA和发动机冷却剂温度TW高于各自的规定值；以及条件(iii)——内燃发动机停止之后所经历的时间TD比规定值短。 在步骤SllO中，设定用于气缸的多次喷射标志F(F = 1)，对此而言，在步骤S108中判定全部条件(i)、条件(ii)以及条件(iii)都满足。在步骤S112中，将用于气缸的多次喷射标志F清零(F = 0)，对此而言，在步骤S108中判定条件(i)、条件(ii)以及条件(iii)中的至少一个未满足。在步骤S114中，开始起动。在步骤S116中，判定是否设定了用于各气缸的多次喷射标志F。在步骤S118中，为设定了多次喷射标志F(F= 1)的气缸执行多次喷射。在步骤 S120中，为未设定多次喷射标志F(F = 0)的气缸执行单次喷射。由此，E⑶21结束本实施方式中的燃料喷射控 制处理，并返回常规控制。如上所述，在本实施方式中，每个气缸内的空气燃料混合气的均质度在任意曲柄转角处都维持于高水平。因此，可减少如同在具有怠速停止功能的车辆中那样的在内燃发动机在短时间间隔时段停止并再起动、而且需要在高温条件下快速执行点火的情况下出现异常燃烧的可能性。尽管已参考本发明的示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于所述实施方式或构造。相反，本发明意图涵盖各种改型和等同方案。另外，尽管以各种组合及构造示出了示例实施方式的各种元件，但是包括更多、更少或者仅包括单独元件的其它组合及构造也属于本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种用于火花点火式内燃发动机的燃料喷射控制系统，其特征在于，当气缸中的活塞在所述内燃发动机起动时停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点时，在从所述进气门打开正时到所述进气行程上止点后的大致 90度的时段期间对所述气缸进行多次燃料喷射。
2.如权利要求1所述的燃料喷射控制系统，其中，当所述气缸中的所述活塞在所述内燃发动机起动时停止在所述进气门打开正时之后、所述进气行程上止点后的大致90度之前的点，而且估算出所述气缸内的温度高于规定值时，对所述气缸进行多次燃料喷射。
3.如权利要求2所述的燃料喷射控制系统，其中，所述内燃发动机由怠速停止功能控制，并且使用在所述内燃发动机停止之后直至再起动条件满足为止所经历的时间来估算所述气缸内的温度是否高于所述规定值。
4.如权利要求3所述的燃料喷射控制系统，其中，使用所述经历的时间、环境温度以及发动机冷却剂温度来估算所述气缸内的温度是否高于所述规定值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射控制系统，其中，燃料喷射至进气口。
6.一种用于火花点火式内燃发动机的燃料喷射控制系统，其特征在于包括停止点判定部，所述停止点判定部判定气缸中的活塞在所述内燃发动机起动时是否停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点；以及燃料喷射控制部，当所述停止点判定部判定所述气缸中的所述活塞在所述内燃发动机起动时停止在所述进气门打开正时之后、所述进气行程上止点后的大致90度之前的点时， 所述燃料喷射控制部执行燃料喷射控制使得对所述气缸进行多次燃料喷射。
7.如权利要求6所述的燃料喷射控制系统，其中，当所述停止点判定部判定所述气缸中的所述活塞在所述内燃发动机起动时停止在所述进气门打开正时之后、所述进气行程上止点后的大致90度之前的点时，所述燃料喷射控制部执行燃料喷射控制使得在从所述进气门打开正时到所述进气行程上止点后的大致90度的时段期间对所述气缸进行多次燃料喷射。
8.如权利要求6或7所述的燃料喷射控制系统，其特征在于进一步包括缸内温度估算部，所述缸内温度估算部估算所述气缸内的温度是否高于规定值，其中， 当所述停止点判定部判定所述气缸中的所述活塞在所述内燃发动机起动时停止在所述进气门打开正时之后、所述进气行程上止点后的大致90度之前的点，而且所述缸内温度估算部估算出所述气缸内的温度高于所述规定值时，所述燃料喷射控制部执行所述燃料喷射控制使得对所述气缸进行多次燃料喷射。
9.如权利要求8所述的燃料喷射控制系统，其中，所述内燃发动机由怠速停止功能控制，并且所述缸内温度估算部使用在所述内燃发动机停止之后直至再起动条件满足为止所经历的时间来估算所述气缸内的温度。
10.如权利要求9所述的燃料喷射控制系统，其中，所述缸内温度估算部使用所述经历的时间、环境温度以及发动机冷却剂温度来估算所述气缸内的温度是否高于所述规定值。
11.如权利要求6至10中任一项所述的燃料喷射控制系统，其中，燃料喷射至进气口。
12.一种用于火花点火式内燃发动机的燃料喷射控制方法，其特征在于包括判定气缸中的活塞在所述内燃发动机起动时是否停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点；以及当判定所述气缸中的所述活塞在所述内燃发动机起动时停止在所述进气门打开正时之后、所述进气行程上止点后的大致90度之前的点时，执行燃料喷射控制使得对所述气缸进行多次燃料喷射。
13.如权利要求12所述的燃料喷射控制方法，其中，当判定所述气缸中的所述活塞在所述内燃发动机起动时停止在所述进气门打开正时之后、所述进气行程上止点后的大致90 度之前的点时，执行所述燃料喷射控制使得在从所述进气门打开正时到所述进气行程上止点后的大致90度的时段期间对所述气缸进行多次燃料喷射。
14.如权利要求12或13所述的燃料喷射控制方法，其特征在于进一步包括估算所述气缸内的温度是否高于规定值，当判定所述气缸中的所述活塞在所述内燃发动机起动时停止在所述进气门打开正时之后、所述进气行程上止点后的大致90度之前的点，并且当估算出所述气缸内的温度高于所述规定值时，执行所述燃料喷射控制使得对所述气缸进行多次燃料喷射。
15.如权利要求14所述的燃料喷射控制系统，其中，所述内燃发动机由怠速停止功能控制，并且使用在所述内燃发动机停止之后直至再起动条件满足为止所经历的时间来估算所述气缸内的温度是否高于所述规定值。
16.如权利要求15所述的燃料喷射控制方法，其中，使用所述经历的时间、环境温度以及发动机冷却剂温度来估算所述气缸内的温度是否高于所述规定值。
17.如权利要求12至16中任一项所述的燃料喷射控制方法，其中，燃料喷射至进气口。
全文摘要
一种用于火花点火式内燃发动机的燃料喷射控制系统，当气缸中的活塞在内燃发动机起动时停止在进气门打开正时之后、进气行程上止点后的大致90度之前的点时，在从进气门打开正时到进气行程上止点后的大致90度的时段期间对气缸进行多次燃料喷射。
文档编号F02D41/40GK102159820SQ200880102187
公开日2011年8月17日 申请日期2008年8月8日 优先权日2007年8月9日
发明者芦泽刚 申请人:丰田自动车株式会社