专利名称：内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机，该内燃机能够控制燃料喷射到进气通道中的状况，而无需在气缸内直接设置将燃料喷射到气缸中的直喷喷射器，从而获得高性能。
背景技术：
作为一种内燃机(发动机)，已知包含设置在气缸内以将燃料直接喷射到气缸中的直喷喷射器、以及将燃料喷射到进气通道中的喷口喷射器的一种发动机(参见专利文献 1)。在包含直喷喷射器和喷口喷射器的发动机中，通过其中利用将高压燃料从直喷喷射器直接喷射到气缸中而使具有丰富燃料的空燃混合物可以聚集在火花塞周围的所谓分层稀薄燃烧，燃烧可以在总的空燃比稀薄的方向上进行，并且可以实现燃料消耗的显著减少。而且，可以利用燃料气化的潜热来冷却进气，并且可以使空燃混合物的温度下降以抑制爆震的发生。此外，由于通过冷却进气可以使空气密度上升，所以可以使满载时的进气量增大而改善性能。此外，通过将燃料从喷口喷射器直喷射到进气通道中，在气缸内部的流动弱并且空燃混合物的均勻性变差的低负载运转区域中，能够促进所述空燃混合物的均勻化。然而，在包含直喷喷射器和喷口喷射器的发动机中，设置在气缸中的直喷喷射器的顶端暴露于高温和高压的燃烧气体。因此，即使在为了促进空燃混合物的均勻化而从喷口喷射器喷射燃料的情况下，为了以通过燃料喷射的冷却作用来冷却直喷喷射器的顶端， 也需要延长燃料从直喷喷射器的喷射。因而，在当前条件下，不能仅仅从喷口喷射器来进行燃料喷射。此外，由于从直喷喷射器喷射的部分燃料撞击燃烧室的壁并且以液态膜的状态燃烧，所以存在大量颗粒物质被排出的问题。此外，由于从直喷喷射器以高压喷射燃料，所以担心高压泵的功率损失将会影响性能。此外，由于直喷喷射器需要保证耐热性和耐压性，并且直喷喷射器的顶端暴露于燃烧气体，所以根据运转条件，由于燃烧产物或燃料的碳化引起的沉积物很容易堆积，并且需要针对沉积物的装置。因此，在包含直喷喷射器的内燃机中，存在燃料喷射系统的成本高的问题。引用列表[专利文献1]日本专利公开No. 2009-228447
发明内容
技术问题已经考虑到上述情况而创造了本发明，并且其目的是提供这样一种内燃机，其能够控制燃料喷射到进气通道的状况，而无需在气缸内部设置将燃料喷射到该气缸中的直喷喷射器，从而维持了与将燃料直接喷射到气缸中的情况下的性能一致的性能，并且获得了高性能。问题的解决方案
为了实现上述目的，提供一种内燃机，包括喷射器，将燃料喷射到进气通道中；进气冲程喷射装置，使所述喷射器在进气冲程中喷射燃料；排气冲程喷射装置，使所述喷射器在排气冲程中喷射燃料；燃压设定装置，根据内燃机的转速和负载来设定燃压；以及喷射控制装置，根据内燃机的转速和负载以及由所述燃压设定装置所设定的燃压来控制进气冲程喷射装置和排气冲程喷射装置的操作比，并且设定喷射器的燃料喷射时间。在本发明中，在进气冲程期间通过进气冲程喷射装置将燃料喷射到进气通道中， 并且当进气门打开时使燃料流入到气缸中。此外，根据发动机的转速和负载以及燃压，在排气冲程期间通过排气冲程喷射装置将燃料喷射到进气通道中。通过喷射控制装置来控制进气冲程喷射装置和排气冲程喷射装置的操作比。在利用进气冲程喷射装置的燃料喷射中，在进气门打开时喷射燃料，从而抑制了燃料附着到壁面，以利用燃料的气化的潜热来冷却进气而不是冷却具有大比热的壁面，从而降低了空燃混合物的温度而抑制了爆震的发生，并且提高了空气密度而增大了满载时的进气量。在利用喷射器的燃料喷射中，当进气门打开时，燃料在气门座与伞形部之间通过并且被直接引入到气缸。在利用排气冲程喷射装置的燃料喷射中，使得在进气口中预先与空气混合的燃料 (空燃混合物)流入到气缸中。从而，在气缸内部的流动弱并且混合气的均勻化变差的低负载的运转区域中，能够促进所述空燃混合物的均勻化。由于喷射器设置在进气通道中，所以得到了不暴露于高温、高压的燃烧气体并且不需要保证耐热性和耐压性的简单结构。此外，由于没有必要喷射高压燃料，所以不需要高压泵，并且能够使得由于泵的功率损失导致的对性能的影响小。因此，通过在气缸内不设置将燃料直接喷射到气缸中的直喷喷射器的情况下控制燃料喷射到进气通道的状况，即，通过根据运转状态来设定进气冲程中的燃料喷射与排气冲程中的燃料喷射的比率，可以维持与在将燃料直接喷射到气缸中的情况下的性能一致的性能，并且能够获得高性能。所述内燃机可以被构造成使得当转速较快并且负载较高时，燃压设定装置将燃压设定为较高。在本发明中，当发动机的转速较快并且负载较高时，燃压被设定为较高。因而，通过在其中每个冲程的时段(时间)短并且所需的燃料喷射量增大的高速且高负载时使燃压高，可以在短的喷射时段内喷射需要量的燃料。所述内燃机可以被构造成使得当转速较慢并且负载较高时，喷射控制装置将进气冲程喷射装置的操作比控制为较高。在本发明中，在低转速且低负载运转时，使得燃料在进气冲程中喷射的比率大，从而利用燃料气化的潜热来冷却进气。因而，抑制了爆震的发生，空气密度升高而增大了进气量，并且获得了高输出。所述内燃机可以进一步包括检测实际燃压的燃压检测装置，并且该燃压控制装置可以被构造成当由该燃压检测装置检测到的实际燃压与目标燃压不同的情况下，喷射控制装置改变进气冲程喷射装置和排气冲程喷射装置的操作比。在本发明中，当实际燃压与目标燃压不同时，S卩，在燃压控制期间，进气冲程喷射装置与排气冲程喷射装置的操作比改变，并且进行适合实际运转状态的燃料喷射。此外，在所述内燃机中，优选在进气门在关闭方向上发生位移速度之前，进气冲程喷射装置从喷射器喷射燃料，并且如果判定在该期间不能喷射预定量的燃料，那么从喷射器的燃料喷射被延长，直至进气门在关闭方向上发生位移速度的时段为止。本发明的有益效果本发明的内燃机可以控制燃料到进气通道的喷射的状况，而不在气缸内设置将燃料喷射到气缸中的直喷喷射器，从而维持了燃料被直接喷射到气缸中的情况下的性能，并且获得了高性能。
图1是关于本发明一个实施例的内燃机的示意结构图。图2是图1的主要部分的构造图。图3是示出了喷射控制的功能的示意框图。图4是燃料喷射的控制流程图。图5是燃料喷射的控制流程图。图6是设定燃压的控制map图。图7是设定进气冲程的喷射率的控制map图。图8是示出了燃料喷射状况与气门操作随着时间变化的示意图。图9是示出了燃料喷射状况与气门操作随着时间变化的示意图。图10是示出了燃料喷射状况与气门操作随着时间变化的示意图。图11是示出了进气门的升程操作与位移速度随着时间变化的示意图。
具体实施例方式将参考图1和图2来描述本发明的内燃机。图1示出了本发明一个实施例的整个内燃机的示意结构图，而图2示出了进气口周围的构造。如图1所示，每个气缸的火花塞3安装于作为内燃机(发动机)的发动机主体(下文中，称为“发动机”)1的气缸头2，并且输出高压的点火线圈4连接于火花塞3。此外，对于每个气缸，气缸头2形成有进气口 5 (进气通道)，并且进气门7设置在每个进气口 5的燃烧室6侧。进气门7随着根据发动机的旋转而旋转的凸轮轴(未示出)的凸轮而被打开或关闭，以便进行每个进气口 5和燃烧室6之间的连通或阻断。进气歧管9的一端连接于各自的进气口 5，并且该进气歧管9与该进气口 5连通。 电磁燃料喷射阀(喷射器)10安装于进气歧管9，并且经由燃料管8将燃料从燃料箱供应到喷射器10。该电磁燃料喷射阀10可以安装于气缸头2。此外，对于每个气缸，气缸头2形成有排气口 11，并且排气门12设置在排气口 11 的燃烧室6侧上。排气门12随着根据发动机的旋转而旋转的凸轮轴(未示出)的凸轮而被打开或关闭，以便进行各自的排气口 11和燃烧室6之间的连通或阻断。而且，排气歧管13的一端连接于各自的排气口 11，并且排气歧管13与该排气口 11连通。此外，由于这种类型的发动机是已知的，所以省略其构造的细节。在喷射器10的上游侧上，进气管14连接于进气歧管9，电磁节气门15安装于进气管14，并且该进气管14具有检测节气门15的开度的节气门位置传感器16。通过油门位置传感器62来检测油门踏板61的踩踏量，并且基于油门位置传感器62的检测信息来操作节气门15。在节气门15的上游侧上，设置有测量进气量的气流传感器17。作为该气流传感器 17，可以使用卡门涡(Karman vortex)式或热膜式气流传感器。此外，在进气歧管9与节气门15之间的进气管14之间设置有储风箱18。排气管20连接于排气歧管13的另一端，并且排气再循环口(EGR 口)21从排气歧管13分支。EGR管22的一端连接于EGR 口 21，而EGR管22的另一端连接于储风箱18的上游部分的进气管14。靠近储风箱18的EGR管22具有EGR阀23。当打开EGR阀23时， 一部分排气经由EGR管22被引入到储风箱18的上游部分的进气管14中。S卩，EGR管22和EGR阀23构成了排气再循环装置(EGR装置)。EGR装置是用于使一部分排气再循环到发动机1的进气系统(储风箱18)、降低发动机1的燃烧室6中的燃烧温度并减少氮氧化物(NOx)的排放量的一种装置。当EGR阀23打开或关闭时，一部分排气根据开度作为EGR气体以预定的EGR率而再循环到进气系统。此外，当排气通过EGR装置再循环到发动机1的进气系统时，能够减少由节气门15 控制的空气量。即，即使节气门15打开，也而没有大量空气流入，并且能够减少节气门15的节气损失。此外，即使在低速且低旋转区域中，在流入到燃烧室中的进气中也能引起湍流。同时，进气歧管9具有扰流片25，并且通过诸如负压致动器这样的致动器沈来使该扰流片25打开或关闭。扰流片25由诸如蝴蝶阀或百叶阀这样的开闭式阀门构成，并且如图1所示，该扰流片25适合于使进气通道的下半部分打开或关闭。S卩，通过关闭扰流片 25，在进气通道横截面的上侧中形成开口部，并且通过使进气通道的横截面变窄而使燃烧室6的内部发生纵向湍流。此外，储风箱18的上游部分的进气管14具有增压器51。在增压器51中，发动机 1的排气使设置在排气歧管13处的排气涡轮51a旋转，通过直接连接于排气涡轮51a的进气压缩机51b的操作，进气被压缩并且体积密度增大，并且，压缩了的并且体积密度增大了的进气被运送(增压)至燃烧室6。排气净化催化剂(例如，三效催化剂)55放置在与排气歧管13相连的排气管20 中，并且排气被该排气净化催化剂55净化。例如，在排气净化催化剂55中，当排气空燃比接近理论空燃比(理论配比)时，排气中含有的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物 (NOx)等被净化。此外，当排气空燃比已经达到氧化性气氛(稀空燃比)时，HC或CO被氧化或净化，并且存储氧气(O2)直到排气空燃比变成还原性气氛(浓空燃比)为止。当排气空燃比已经达到浓空燃比时，NOx被还原或净化，并且释放所储存的氧气02，并且，HC或CO 被氧化或净化。发动机1具有可变气门机构63，该可变气门机构63任意改变进气门7和排气门 12的升程量和升程时期(气门工作状态)。随着通过可变气门机构63来改变凸轮相位，随意地设定进气门7和排气门12的工作状态。此外，燃料管8具有燃压传感器64，该燃压传感器64检测供应到喷射器10的燃料的压力。此外，发动机1具有检测曲柄角以获得发动机转速(Ne)的曲柄角传感器32，以及检测冷却水温度的水温传感器33。E⑶(电子控制单元)31包括输入/输出单元、存储单元(ROM、RAM等)、中央处理器(CPU)、计时器等等。由E⑶31来进行发动机1的综合控制。诸如上述的节气门位置传感器16、气流传感器17、曲柄角传感器32、水温传感器 33、油门位置传感器62和燃压传感器64这样的各种传感器连接于ECU 31的输入侧，并且由这些传感器检测到的检测信息被输入到E⑶31的该输入侧。此外，可变气门机构63的信息被输入到ECU 31，并且进气门7和排气门12的升程量和升程时期的信息被发送到ECU 31。同时，诸如上述的点火线圈4、节气门15、喷射器10的驱动装置、EGR阀23、扰流片 25的致动器沈以及可变气门机构63这样的各种输出装置连接于E⑶31的输出侧。E⑶ 31基于由各种传感器检测的检测信息而计算出的燃料喷射量、燃料喷射时段、燃料喷射时间、点火时间、EGR阀23的工作时间和工作量(排气的再循环量EGR量)、扰流片25的工作时间以及进气门7和排气门12的工作状态(气门工作状态)等被输入到这些各种输出装置中。基于由各种传感器检测的检测信息将空燃比设定为合适的目标空燃比，并且在恰当的时刻从喷射器10喷射根据所述目标空燃比的量的燃料，将节气门15调节为合适的开度，并且在恰当的时刻通过火花塞3进行火花点火。本实施例的发动机1适于在进气冲程期间从喷射器10喷射燃料，并且在排气冲程期间从喷射器10喷射燃料。此外，如果在喷射的燃料已经到达进气门7附近时打开该进气门7，这种情况被定义为进气冲程喷射。如果进气门7还没有被打开，这种情况被定义为排气冲程喷射。实际上，由于存在时间延迟，例如从喷射器的驱动指令直到燃料到达进气门7 附近为止的喷射器阀门的阀门打开延迟、以及从喷射器10到进气门7的传输延迟，所以进气冲程喷射的喷射器驱动指令可能是在排气冲程期间进行的。通过在进气门7打开的进气冲程期间喷射燃料，抑制了燃料附着在进气口 5或进气门7的伞形部，使得燃料的气化潜热能够用于冷却进气。因此，可以使混合气的温度降低来抑制爆震的发生，可以使空气密度增加而增大了满载时的进气量，并且，即使在口喷射的情况下，也能够最大程度地实现进气冷却的效^ ο如图2所示，关于利用喷射器10的燃料喷射，当进气门7打开时，燃料在进气口 5 的气门座与进气门7的伞形部之间经过，并且直接进入到燃烧室6内。在这种情况下，通过使燃料不均勻地分布在附图中的横跨气门轴的上侧上，能够加强燃烧室6中的湍流。此外， 通过使燃料不均勻地分布在跨过气门轴的左方向和右方向中任意一个方向上，能够加强燃烧室6中的涡流。空燃混合物是通过在排气冲程期间从喷射器10喷射燃料而获得的在进气口 5内部被充分均勻混合的燃料和空气。由于喷射器10设置在进气口 5中，所以该喷射器10具有不需要确保耐热性和耐压性的简单的连接结构，而没有被暴露于高温和高压的燃烧气体。 此外，由于不需要喷射高压燃料，能够使由于泵的功率损失导致的对性能的影响小。因此，在气缸中不设置用于将燃料直接喷射到气缸中的直喷喷射器的情况下，通过控制到进气通道的燃料喷射的状况，即，通过根据运转情况来设定进气冲程中的燃料喷射与排气冲程中的燃料喷射的比率，可以维持燃料被直接喷射到气缸中的情况下的性能， 并且获得高性能。ECU 31的喷射控制装置根据发动机1的运转状态来设定所述进气冲程中的燃料喷射与所述排气冲程中的燃料喷射的比率。将参考图3至图11来描述具体的控制情况。图3示出了显示喷射控制的功能的示意框图，图4和图5示出了描述利用燃料喷射装置的燃料喷射的状况的流程，图6示出了设定燃压的map图，图7示出了设定进气冲程的喷射率的map图，图8至图10示出了燃料喷射状况与气门操作随着时间的变化，并且图 11示出了进气门的升程操作与位移速度随着时间的变化。如图3所示，基于曲柄角传感器32的检测信息的发动机转速(Ne)、气流传感器17 的检测信息、油门位置传感器62的检测信息、基于燃压传感器64的检测信息的实际燃压 (Preal)以及基于可变气门机构63的相位和升程信息(气门相位和气门升程)被输入到 ECU 31。E⑶31具有燃压设定装置71，该燃压设定装置71根据发动机1的发动机转速 (Ne)和负载(进气量等)来设定燃压(目标燃压)Pobj。由该燃压设定装置71所设定的目标燃压Pobj被发送到喷射控制装置72。在喷射控制装置72中，根据目标燃压Pobj以及发动机1的发动机转速(Ne)和负载(进气量等)来设定进气冲程喷射中的燃料喷射与排气冲程中的燃料喷射的比率。此外，E⑶31具有进气冲程喷射装置73和排气冲程喷射装置74，该进气冲程喷射装置73在进气冲程期间从喷射器10喷射燃料，该排气冲程喷射装置74在排气冲程期间从喷射器10喷射燃料。驱动指令从所述进气冲程喷射装置73和排气冲程喷射装置74发送到喷射器10，并且在预定的冲程时间喷射预定量的燃料。由喷射控制装置72所设定的进气冲程喷射中的燃料喷射与排气冲程中的燃料喷射的比率的信息被发送到进气冲程喷射装置73和排气冲程喷射装置74，并且，根据关于所述比率的信息，将驱动指令从进气冲程喷射装置73和排气冲程喷射装置74发送到喷射器 10。将参考图4至图11来说明具体的处理状况。如图4所示，当开始处理时，在步骤S 1中，由发动机转速Ne和油门开度θ aps计算目标转矩Tobj。在步骤S2中，从E⑶map图中读取并设定目标燃压Pobj、目标总燃料喷射量Qobj以及目标进气冲程喷射比Rin (0%到100%)。将目标燃压Pobj和目标进气冲程喷射比Rin(0%到100% )设定为使得燃料效率、排气和输出在各自的操作点时进入最佳状态。如图6所示，从目标转矩与发动机转速Ne之间的关系来设定目标燃压Pobj。当发动机转速Ne变快以及目标转矩(负载)变得越高时，将燃压(目标燃压)设定为越高。 即，通过在各冲程的时段(时间)短并且所需的燃料喷射量增大的高速且高负载运转时，使燃压大，可以在短的喷射时段内喷射所需量的燃料。此外，如图7所示，将目标进气冲程喷射比Rin(0%到100%)设定为使得当发动机转速Ne变慢以及目标转矩(负载)变高时，进气冲程喷射装置73 (参见图幻的操作比变大。即，在低速且高负载运转时，使得其中在进气冲程喷射燃料的比率大，抑制了爆震的发生，空气密度升高而增大了进气量，并且获得了高输出。在易于发生爆震的高负载区域中，由于进气冲程喷射，通过进气冷却效果抑制了爆震。因此，进气冲程喷射比升高，并且燃压被设定为高。在节气门完全打开的满载时，还可以实现由于进气冷却效果的填充效率提高。具体地，在高发动机转速的区域中，在进气冲程期间可以喷射燃料的时间变短。因此，燃压被设定为较高。在不发生爆震的低负载区域中，燃料泵的功率损失减少。因此，燃压被设定为低。而且，为了防止燃料混合方面变差，排气冲程喷射比升高。往回参考图4的流程图，在步骤S3中，根据下面的表达式(1)和( 来计算进气冲程喷射量Qobji和排气冲程喷射量Qobje。Qobji = (Rin/100) XQo bj (1)Qobje = Qobj-Qobji (2)S卩，通过使从图7读取的目标进气冲程喷射比Rin(0%到100% )乘以目标总燃料喷射量Qo bj得到进气冲程喷射量Qobji，而通过从标总燃料喷射量Qo bj减去进气冲程喷射量Qobji得到排气冲程喷射量Qobje。在步骤S4中，从E⑶map图中读取并设定进气冲程喷射终止时间θ eoii和排气冲程喷射开始时间θ Soie0在步骤S5中，当设定了目标燃压Pobj、进气冲程喷射量Qobji、排气冲程喷射量Qobje、进气冲程喷射终止时间θ eoii和排气冲程喷射开始时间θ soie时， 由燃压检测器64检测实际燃压I^real。处理进行到步骤S6，并且在该步骤S6中，判断目标燃压Pobj与实际燃压Preal是否彼此一致。如果在步骤S6中判定目标燃压Pobj与实际燃压Preal彼此不一致，那么在步骤S7中以正常状态进行燃料喷射控制。即，基于目标进气冲程喷射量(目标Qobji)、目标排气冲程喷射量(目标Qobje)、目标进气冲程喷射终止时间(目标θ e0ii)和目标排气冲程喷射开始时间(目标θ soie)来控制燃料喷射。在进行了正常控制之后，过程进行到图5的流程图(A)并且进行至返回。此外，在进行了正常控制的情况下，如果还存在燃压的余量那么还能够执行控制来降低燃压，从而可以减少燃料泵的功率损失。如果在步骤S6中判定Pobj与Preal彼此一致，即，如果判定正进行燃压控制，则处理进行到图5的流程图(B)，基于实际燃压Preal设定燃料喷射时段，并且根据实际燃压 Preal将进气冲程中的燃料喷射和排气冲程中的燃料喷射控制为在进气冲程中喷射最大量的燃料的状态。在这种情况下，关于进气冲程中的喷射终止时间，该喷射终止时间是固定的，以便抑制由回吹到进气口 5而导致的空燃比的波动或者对进气门7的伞形部的附着量改变。如图11所示，在开始进气门7的升程之后直到该升程变成最大为止的时段成为了进气门7在其打开方向上发生位移速度的时段。在该时段中，燃料不容易附着于进气门7，而易于直接进入气缸。另一方面，在进气门7的升程变成最大之后的时段成为了进气门7在打开方向上发生位移速度的时段。在该时段中，燃料易于附着于进气门7，并且不容易直接进入气缸。因此，为了促进燃料到气缸的吸入，希望在最大升程时间之前终止喷射。此外，当在进气下止点(BDC)之后进气门7的升程未变成零的时段内进行燃料喷射时，由于活塞上升导致发生了从气缸到进气口 5的回吹，并且燃料不再直接进入气缸。因此，这是不希望的。即，希望进气冲程喷射中的燃料喷射终止时间最迟在进气门7的升程变成零的时间与到达进气BDC的时间这两者中较早的时间之前终止。因此，使得燃料喷射时段的中间位置处于进气门7的关闭之前，燃料被喷射并且燃料到气缸的吸入提升。在这种情况下，也可以在进气门7的最大升程时间之前终止燃料喷射。关于排气冲程中的燃料喷射的喷射终止时间，对进气门7的伞形部的附着量变化小， 并且不影响气缸内的空燃比。因此，可以使冲程喷射终止时间是可变的。如图5所示，在步骤S8中，由实际燃压I^real、进气冲程喷射量Qobji和排气冲程喷射量Qobje来计算进气冲程喷射时段Dfi和排气冲程喷射时段Dfe。在步骤S9中，由进气冲程喷射时段Dfi和进气冲程喷射终止时间θ e0ii来计算进气冲程喷射开始时间0soii。 此外，由排气冲程喷射时段Dfe和排气冲程喷射开始时间θ soie来计算排气冲程喷射终止时间eeoie。S卩，进气冲程中的燃料喷射的喷射终止时间是固定的，而使得排气冲程中的燃料喷射的喷射终止时间是可变的。在步骤S 10中，由发动机转速Ne、目标转矩To bj、气门相位、气门升程和凸轮规格来计算气门打开时间θ ν。气门打开时间θ ν是当进气门7(参见图1)的升程变成大于等于预定值并且存在从进气口 5(参见图1)到气缸中的空气流入时的时间。在步骤S 11中，判断进气冲程喷射开始时间θ S0ii是否大于等于气门打开时间θν。在这种情况下，相互比较压缩上止点是0°、进气下止点是-180°、进气上止点是-360°以及排气下止点是-540°时的进气冲程喷射开始时间θ S0ii的角度值与气门打开时间θ ν的角度值。如果在步骤Sll中判断进气冲程喷射开始时间θ S0ii大于等于气门打开时间 θν，Β卩，如果判断在进气门7(参见图1)打开之后开始进气冲程喷射，那么在步骤S 12中， 基于目标进气冲程喷射量(目标Qo bji)、目标排气冲程喷射量(目标Qobje)、进气冲程喷射开始时间θ soii、进气冲程喷射终止时间ee0ii、排气冲程喷射开始时间θ soie和排气冲程喷射终止时间θ eoie来控制燃料喷射，并且处理进行至返回。S卩，如果判定进气冲程喷射开始时间θ S0ii大于等于气门打开时间θν，那么存在可以在进气冲程期间喷射燃料的情况，并且如图8所示，在从进气冲程喷射开始时间 θ soii到进气冲程喷射终止时间θ eoii的进气冲程喷射时段Dfi中喷射目标进气冲程喷射量(目标Qo bji)的燃料。此外，在从排气冲程喷射开始时间θ soie到排气冲程喷射终止时间θ eoie的排气冲程喷射时段Dfe中喷射目标排气冲程喷射量(目标Qo bje)的燃料。如果在步骤Sll中判断进气冲程喷射开始时间θ soii小于气门打开时间θ ν，那么在步骤S I3中判断目标转矩T0 bj是否小于等于预定转矩。即，如果判定在进气门7(参见图1)的打开之前开始进气冲程喷射，那么存在有在进气冲程期间不能喷射燃料的情况。 当在进气冲程期间不能喷射燃料时，判定是否需要预定转矩。如果在步骤S13中判定目标转矩Tobj小于等于预定转矩，那么存在有在进气冲程期间不需要预定转矩的情况。在这种情况下，在步骤S 14中，将进气冲程喷射开始时间 θ soii改变为气门7 (参见图1)气门打开时间θ ν，目标排气冲程喷射量(目标Qobje)增多了目标进气冲程喷射量(目标Qobji)已减少了的量At，排气冲程喷射终止时间θ e0ie被延长，并且处理进行至返回。减少的目标进气冲程喷射量(目标Qobji)变成aQobji(目标Qobji >aQobji)，并且增多的目标排气冲程喷射量(目标Qobje)变成aQobje(目标 Qobje < aQobje)。S卩，如图9所示，根据燃料进气开始时间θν缩短了进气冲程喷射时段(表达式 3)，而排气冲程喷射时段被延长了进气冲程喷射时段的缩短量(表达式4)。aQobji =目标 Qobji-At (3)aQobje =目标 Qobje+ Δ t (4)因此，当在进气冲程期间不能喷射燃料时不需要预定转矩的情况下，存在不发生爆震的低负载区域。因此，即使进气冲程喷射量减少，也不发生爆震。因此，在使排气冲程喷射的比率高了使进气冲程喷射的比率所低了的量的同时执行燃料喷射，并且喷射所需量的燃料。如果在步骤S 13中判定目标转矩To bj大于预定转矩，那么存在当在进气冲程期间不能喷射燃料时需要预定转矩的情况。在这种情况下，在步骤S 15中，为了维持目标进气冲程喷射量(目标Qobji)，进气冲程喷射终止时间θ eoii被延长，并且过程进行至返回。S卩，如图10所示，根据燃料进气开始时间θν推迟了进气冲程喷射开始时间 0 80^，而变成￡1080^，并且进气冲程喷射终止时间θ e0ii被延长了量At，而变成了 a θeoii ο因此，在当进气冲程期间不能喷射燃料时需要预定转矩的情况下，这种情况是在进气冲程期间不能喷射燃料的状态。然而，由于存在易于发生爆震的高负载区域，所以为了通过进气冲程喷射引起的进气冷却作用来抑制爆震，不能使进气冲程喷射率低。因而，延长进气冲程喷射终止时间，直到小于等于进气门7的最大升程为止，并且喷射所需量的燃料。这里，在进气门7的升程变成零的时间以及到达进气BDC的时间两者中较早的那个时间之前终止燃料喷射，使得到进气口 5的回吹或者对进气门7的伞形部的附着的影响不会增大。在这种情况下，当超过了最大升程时间时，在进气冲程中直接进入到气缸中的燃料量减少，并且可能发生爆震。因而，为了避免爆震，可以延迟点火时间。S卩，图10中所示的进气冲程中的燃料喷射量的时段Qobji是从进气门7的升程打开时到冲程变成最大之后的时段。即，如图11所示，从进气门7的升程开始到升程变成最大的时段是进气门7在其打开方向上发生位移速度的时段，以及是在升程变成最大之后进气门在其关闭方向上发生位移速度的时段。因此，在促进了空燃混合物到气缸的吸入的时段内喷射燃料。在不能喷射预定量的燃料的情况下，燃料的喷射甚至延伸到进气门7在打开方向上发生位移速度的时段之后，使得在进气冲程的喷射中能够保证所需量的燃料。在上述发动机1中，在气缸中没有设置将燃料直接喷射到气缸中的直喷喷射器的情况下控制燃料从喷射器10进入到进气通道的燃料喷射情况以及燃压，即，根据运转状态来设定进气冲程中的燃料喷射和排气冲程中的燃料喷射的比率，并且实现了排气、燃料效率和输出的最优化。因此，在高负载区域中，通过在进气冲程中的燃料喷射，能够维持将燃料直接喷射到气缸的情况下的进气冷却状态以及提升的填充效率的状态，而获得例如抑制了爆震的高性能。此外，在低负载区域中，在燃料泵的泵气损失减小的情况下，通过在排气冲程时将燃料喷射到进气通道中，能够防止混合变差。
工业实用性本发明可以应用于内燃机的工业领域中，其能够控制燃料喷射到进气通道的情况，从而提升性能，而无需在气缸中直接设置将燃料直接喷射到气缸中的燃料喷射装置。
权利要求
1.一种内燃机，包括喷射器，该喷射器将燃料喷射到进气通道中；进气冲程喷射装置，该进气冲程喷射装置使所述喷射器在进气冲程中喷射燃料； 排气冲程喷射装置，该排气冲程喷射装置使所述喷射器在排气冲程中喷射燃料； 燃压设定装置，该燃压设定装置根据所述内燃机的转速和负载来设定燃压；以及喷射控制装置，该喷射控制装置根据所述内燃机的转速和负载以及由所述燃压设定装置所设定的燃压来控制进气冲程喷射装置和排气冲程喷射装置的操作比，并且设定所述喷射器的燃料喷射时间。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中当转速较快并且负载较高时，所述燃压设定装置将燃压设定为较高。
3.根据权利要求1所述的内燃机，其中当转速较慢并且负载较高时，所述喷射控制装置将所述进气冲程喷射装置的操作比控制为较高。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的内燃机，还包括 检测实际燃压的燃压检测装置，其中，在由所述燃压检测装置检测到的实际燃压与目标燃压不同的情况下，所述喷射控制装置改变所述进气冲程喷射装置和所述排气冲程喷射装置的操作比。
全文摘要
本发明涉及一种内燃机，喷射器将燃料喷射到进气通道中；进气冲程喷射装置使所述喷射器在进气冲程中喷射燃料；排气冲程喷射装置使所述喷射器在排气冲程中喷射燃料；燃压设定装置根据内燃机的转速和负载来设定燃压；并且喷射控制装置根据内燃机的转速和负载以及由所述燃压设定装置所设定的燃压来控制进气冲程喷射装置和排气冲程喷射装置的操作比。喷射控制装置设定所述喷射器的燃料喷射时间。
文档编号F02D41/30GK102287282SQ20111016438
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年6月15日
发明者田中大 申请人:三菱自动车工业株式会社