内燃机控制系统的制作方法

文档序号:5235462
专利名称:内燃机控制系统的制作方法
技术领域
本发明涉及燃油直接喷入燃烧室内的缸内喷射型内燃机的控制系统。本发明旨在防止燃烧性能恶化从而提高燃油效率。
最近,为了减少有害排气组分并提高燃油效率,提出了各种燃油直接喷入燃烧室中的缸内喷射型多气缸发动机(参见例如日本公开特许No.240044/93)。在缸内喷射型多气缸发动机中,其工作状态是在吸气冲程喷射模式(燃油喷射主要在吸气冲程中进行)与压缩冲程喷射模式(燃油喷射主要在压缩冲程中进行)之间转换的。
而且,在缸内喷射型多气缸发动机中,与进气管喷射发动机相似,根据工作状态对停止向发动机燃烧室供油实行控制(燃油停给模式),并且将在燃油停给模式中开始停给燃油时的临界转速以及从燃油停给模式复原、并重新开始供油时的燃油回程转速预调至一个预定的转速值。空转速度也预调至一个预定的转速值。临界转速、燃油回程转速和空转速度是根据变速是手动的还是自动的、以及空气调节器或其它的任何辅助装置是否在工作而进行调节的。
例如,对于手动和自动变速,其开始停给燃油的临界转速是根据空气调节器或其它的任何辅助装置是开还是关而进行调节的。而且,在手动和自动变速的每一空转位置和自动变速的传动位置上的空转速度是根据空气调节器或其它的任何辅助装置是开或者关分别进行调节的。因此,通过调节每一工作模式中的开始停给燃油的临界转速、燃油回程转速和空转速度,便可根据变速的类型及其工作状态而获得最佳的转速,从而有可能提高燃油效率。
在缸内喷射型多气缸发动机中,可根据工作状态实施燃油停给模式,并对允许在低发动机速度范围内开始停给燃油的临界转速、燃油回程转速和空转速度进行良好的调节以提高燃油效率。通过将气-油比调到低于化学当量比的办法(也就是将其调到贫油的气-油比)也可提高燃油效率。但是,最近对节约能源的要求越来越迫切,并且还希望进一步提高燃油效率,即使对缸内喷射型多缸发动机也是如此。
本发明是根据上述情况提出的,其目的在于提出一种能在不恶化燃烧性能的情况下提高燃油效率的内燃机控制系统。
按照本发明,为了达到上述目的,提出一种内燃机控制系统,含有一个用来将燃油直接供入内燃机的燃烧室中的燃油喷射器;用来根据内燃机的工作状态选择吸气冲程喷射模式(在该模式中主要在吸气冲程中喷射燃油)或者压缩冲程喷射模式(在该模式中主要在压缩冲程中喷射燃油)的喷射模式选择机构;用来根据上述喷射模式选择机构选择的喷射模式控制燃油喷射器的燃油喷射控制机构;和用来调节压缩冲程喷射模式的第一目标空转速度和吸气冲程喷射模式的第二目标空转速度的空转速度调节机构,该调节机构将第一目标空转速度调节到低于第二目标空转速度。
因此,由于在燃烧性能和响应性较好的压缩冲程喷射模式中的空转速度被调节到低于吸气冲程喷射模式中的空转速度,所以可将压缩冲程喷射模式作业过程中的空转调到低的发动机转速,结果,便可在不影响燃烧性能的情况下提高燃油效率。
在内燃机的空转状态中,喷射模式选择机构在内燃机的正常工作状态下选择压缩冲程喷射模式,而在发动机的特殊工作状态下则选择吸气冲程喷射模式。上述的发动机特殊工作状态指的是内燃机处于低温状态,或者各种检测器中至少有一种发生故障,或根据各种检测器的输出进行的控制发生故障的自动防止故障状态。
空转速度调节机构根据影响内燃机的输出并由发动机输出轴带动的负荷件的工作状态调节第一和第二目标空转速度。
内燃机带有用来检测发动机温度的温度检测装置,其特征在于,空转速度调节机构根据上述温度检测装置测出的温度分别调节第一和第二目标空转速度。
在高发动机温度一侧,空转速度调节机构分别将第一和第二目标空转速度调节到低于低发动机温度一侧的第一和第二目标空转速度。
另外,按照本发明,为了达到上述的目的,提出一种内燃机控制系统,含有一个用来将燃油直接供入内燃机的燃烧室内的燃油喷射器;用来根据内燃机工作状态选择吸气冲程喷射模式(在该模式中主要在吸气冲程中喷射燃油)、或压缩冲程喷射模式(在该模式中主要在压缩冲程中喷射燃油)、和停止喷射燃油的燃油停给模式的喷射模式选择机构;用来根据上述喷射模式选择机构选择的吸气冲程喷射模式、压缩冲程喷射模式、或燃油停给模式控制燃油喷射器的燃油喷射控制机构;和用来调节从燃油停给模式返回到压缩冲程喷射模式时重新开始供油的第一回程转速和从燃油停给模式返回到吸气冲程喷射模式时重新开始供油的第二回程转速的回程转速调节机构,该调节机构将第一回程转速调到低于第二回程转速。
因此,从燃油停给模式返回并重新开始供油的回程转速是分别按吸气冲程喷射模式和压缩冲程喷射模式进行调节的,并且在燃烧性能和响应性较好的压缩冲程喷射模式中的回程转速被调到低于吸气冲程喷射模式中的回程转速。因此,在压缩冲程喷射模式作业过程中,可以在低转速下实施燃油停给模式,这样就可在不影响燃烧性能的情况下提高燃油效率。
在选择从燃油停给模式重新开始供油的喷射模式时,喷射模式选择机构在内燃机的正常工作状态下选择压缩冲程喷射模式,而在发动机的特殊工作状态下则选择吸气冲程喷射模式。
上述的特殊工作状态指的是内燃机处于低温状态,或者各种检测器中有任何一种检测器发生一些故障,或者根据各种检测器的输出的控制方面发生一些故障的自动防止故障状态。
内燃机有多个气缸,在从燃油停给模式返回到压缩冲程喷射模式而重新开始供油时,回程转速调节机构将重新开始向多个气缸中的任一个气缸供油的回程转速调节到高于第一回程转速的一个预定值。
此时,通过在高于所调定的第一回程转速的预定转速下对多个气缸中的任一气缸重新开始供给燃油,有可能减小从燃油停给模式返回时的扭转冲击,而且有可能将压缩冲程喷射模式的第一回程转速调到更低。
内燃机设有燃油停给下限转速调节机构,用来调节第一燃油停给下限转速(该转速允许在低发动机转速下从压缩冲程喷射模式转换到燃油停给模式),并调节第二燃油停给下限转速(该转速允许在上述的低发动机转速下从吸气冲程喷射模式转换到燃油停给模式),其特征在于,上述的燃油停给下限转速调节机构将第一燃油停给下限转速调到低于第二燃油停给下限转速。
回程转速调节机构根据影响内燃机输出功率并由发动机输出轴带动的负荷件的工作状态选择性地调节第一和第二回程转速。
内燃机还设有用来测量发动机温度的温度检测装置,其特征是,回程转速调节机构根据上述温度检测装置测出的温度分别调节第一和第二回程转速。
回程转速调节机构分别将发动机温度高的一侧的第一和第二回程转速调节到低于发动机温度低的一侧的第一和第二回程转速。
另外,按照本发明,为了达到上述目的,还提供一种内燃机控制系统,它含有一个用来将燃油直接供入内燃机的燃烧室内的喷油器;用来根据内燃机的工作状态从吸气冲程喷射模式(在该模式中,主要在吸气冲程中喷油)、压缩冲程喷射模式(在该模式中,主要在压缩冲程中喷油)和停止喷射燃油的燃油停给模式中选择一种模式的喷射模式选择机构;用来根据上述喷射模式选择机构选择的吸气冲程喷射模式、压缩冲程喷射模式或燃油停给模式控制上述的燃油喷射器的燃油喷射控制机构;和用来调节从压缩冲程喷射模式转为开始燃油停给模式时停止供油的第一燃油停给开始转速和从吸气冲程喷射模式转为开始燃油停给模式时停止供油的第二燃油停给开始转速的燃油停给转速调节机构,该调节机构将第一燃油停给开始转速调到低于第二燃油停给开始转速。
因此,允许在低发动机转速范围内开始停给燃油的下限转速是分别按吸气冲程喷射模式和压缩冲程喷射模式调节的,在燃烧性能和响应性较好的压缩冲程喷射模式中的第一燃油停给下限转速被调到低于吸气冲程喷射模式中的第二燃油停给下限转速。因此,在压缩冲程喷射模式作业过程中,可以在低转速一侧实施燃油停给模式。这样,不仅可在低的发动机转速下实施燃油停给模式,而且还可在不影响燃烧性能的情况下提高燃油效率。
燃油停给下限转速调节机构根据影响内燃机输出功率并由发动机输出轴带动的负荷件的工作状态选择性地调节第一和第二燃油停给下限转速。
下面结合附图详细说明本发明,附图中

图1是带有本发明实施例的控制系统的缸内喷射型多缸内燃机的结构示意图;图2是燃油喷射控制图;图3是表示在何种状态下调节临界转速和回程转速的曲线图;和图4是表示在何种状态下调节回程转速和空转速度的曲线图。
下面参看附图详细说明实施本发明的内燃机的控制系统。作为一个例子,所述内燃机是一种燃料直接喷入燃烧室内的缸内喷射型多气缸内燃机。
下面参看图1说明内燃机的结构。例如,带有控制系统的缸内喷射型多气缸内燃机是一种可将燃油直接喷入燃烧室内的缸内喷射型直立式四气缸汽油发动机(缸内喷射发动机)1,在该发动机1内专门设置了用于缸内喷射的一个燃烧室、一个进气装置、和一个排出气体再循环装置(EGR装置)。
在缸内喷射发动机1的每个气缸的气缸头2上安装了一个火花塞3,并且每个气缸的气缸头上还安装了一个电磁式燃油喷射阀4,用作供油机构。上述燃油喷射阀4的喷嘴与燃烧室5相通。所以,由驱动器20控制的从燃油喷射阀4喷出的燃油直接进入燃烧室5内。活塞7可垂直滑动地安装在发动机1的每个气缸6内,在活塞7的顶部形成一个半球形的凹腔8。该凹腔8有利于形成与来自进气口的普通进气滚动流相反的反向滚动流(一种在图1的燃烧室5内的顺时针方向的进气流),这一点在后面还要说明。通过这种反向的滚动流可以以良好的方式将燃油喷射阀喷出的燃油雾粒集中在火花塞3的附近。因此,在点火时,便在火花塞3的周围形成一层大体上符合化学当量比的气-油混合物或者富油混合物和一层包围着富油混合物的十分贫油的混合物层。
在气缸头2中设置有对着燃烧室5的进气口9和排气口10。通过进气阀11的动作使进气口9打开和关闭,而排气口10则由排气阀12控制其打开和关闭。在气缸头2的上部,可转动地支承一个进气侧凸轮轴13和一个排气侧凸轮轴14。通过进气侧凸轮轴13的转动控制进气阀11,并通过排气侧凸轮轴14的转动控制排气阀12。从排气口10向下倾斜地分叉出一个大直径的排出气体再循环口(EGR口)15。
在缸内喷射发动机1的气缸6附近设置一个用来测量冷却水水温的水温检测器16,还设置了一个叶片式曲柄角度检测器17,该检测器17输出每个气缸在预定曲柄位置上(例如75°BTDC和5°BTDC)的曲柄角度信号SGT,该曲柄角度检测器17还能检测发动机速度。以凸轮轴的1/2转数转动的凸轮轴13和14上分别设置一个可输出气缸识别信号SGC的标识传感器18,通过该气缸识别信号就可识别是那一个气缸的曲柄角度信号SGT。标号19表示一个用来对火花塞3施加高电压的点火线圈。
进气管道40通过进气歧管21与进气口9相连接。在进气歧管21内设置了一个稳压室22。进气管40设有一个空气清洁器23、一个节流阀体24、一个步进马达式的第一空气旁路阀25和一个空气流量检没器26。这种空气流量检测器26用来检测进入的空气量,可以用例如卡曼涡流式的流量检测器。如果将一个升压传感器与稳定压室22相连接,就可由升压传感器测出的进气管压力与大气压力之差确定进入的空气量,也可以由发动机转速确定进入的空气量。
一个用来使空气进入进气歧管21的大直径空气旁路管27与进气管40相连接,从而形成节流阀体24的旁路。空气旁路管27带有一个线性螺管式的第二空气旁路阀28。空气旁路管27的流道面积与进气管40相当,所以,当第二空气旁路阀28完全打开时,便可使进入的空气满足缸内喷射发动机1处于低速和中速范围时所需要的量。
节流阀体24设有用来打开和关闭流道的蝶式节流阀29,并且还设有用来检测节流阀29的开启度的节流阀位置传感器30,该传感器30输出与节流阀29的开启程度成比例的节流电压,因此,节流阀29的开启程度是根据节流电压输出值来确定的。节流阀体24还设置一个惰式开关31,用来测定节流阀29的完全关闭状态,并感测发动机1的空转状态。
另一方面,排气管33通过排气歧管32与排气口10相连接,并且O2检测器34与排气歧管32相连接。排气管33设有一个三通催化转换器35和一个消音器(未示出)。EGR口15通过一个大直径的EGR管36连接到进气歧管21的上游侧处。并且在EGR管36内设置了一个步进马达式的EGR阀37。
燃油储存在燃油箱41中,由一个低压燃油马达泵42吸取燃油,并通过低压供油管43送入发动机1中。通过安装在回路管44上的第一燃油压力调节器45将低压供油管43中的燃油压力调节到较低的压力(低燃油压力)。然后由高压油泵46通过高压送油管47和输油管48将供给发动机1的燃油送到每个燃油喷射阀4。
上述的高压燃油泵46是一种例如隔板式轴向活塞泵,它由排气侧凸轮轴14或进气侧凸轮轴13带动,所以,即使在发动机1空转时,也可以产生预定值的或高一些的排出压力。可通过设置在回路管49中的第二燃油压力调节器50将输油管48中的燃油压力调至较高的压力(高燃油压力)。
电磁型的燃油压力转换阀51与第二燃油压力调节器50相连接。当启动(ON)时,燃油压力转换阀51释放燃油,并因此降低输油管48中的燃油压力。图中标号52表示一条将已用于润滑或冷却高压燃油泵46后的一部分燃油再回流到油箱41的回路管。
在有关的车辆上设置有一个作为控制系统的电子控制装置(ECU)61。该ECU具有一个输入/输出装置、一个用来存储控制程序和控制图形的存储器、一个中央处理机、和定时器、计数器。由ECU61对发动机1进行全面控制。上述各种检测器测出的信息输入ECU中,ECU再根据上述各项信息不仅确定燃油喷射模式和要喷出的燃油量,而且确定点火时间和要引入的EGR气体的量,并控制燃油喷射阀4的驱动器20,点火线圈19和EGR阀37的工作。
ECU61的输入侧不仅与上述各种检测器相连接,而且与大量的开关(未示出)相连接,ECU61的输出侧还与报警器和各种器件(未示出)相连接。
当驾驶员在缸内喷射发动机1处于冷状态下打开(ON)点火钥匙时,低压燃油泵42和燃油压力转换阀51便起动(ON),低压的燃油便被送入燃油喷射阀4内,然后,当驾驶员将点火钥匙转至起始位置时,发动机1便通过一个自起动马达(未示出)而起动,同时,由ECU61开始控制燃油的喷射。
此时,ECU61选择一种前期喷射模式(吸入冲程中的燃油喷射模式),其中喷射燃油形成一个较富油的气-油比。
在这样的起始状态中,第二空气旁路阀28基本上完全关闭。因此,通过由节流阀29形成的间隙或者通过第一空气旁路阀25将空气吸入燃烧室5中。
当发动机1完全起动并在一预定转速下开始空转时,高压燃油泵46便开始预定的排出作业,并由ECU61关闭燃油压力转换阀51,所以,高压的燃油便被送至燃油喷射阀4内。此时,要喷射的燃油量便由例如调定的第二燃油压力调节器50的燃油压力来确定,或者由检测输油管48中的燃油压力的燃油压力检测器测出的燃油压力来确定,也可由燃油喷射阀4的打开时间来确定。
在水温检测器16测出的冷却水温度上升至预定值之前,都选择前期喷射模式作为起动状态下的喷射模式来喷射燃油。由第一空气旁路阀25根据辅助装置(例如空气调节器)的载荷的增加或减小来控制空转速度。当O2检测器34按预定循环间隔致动时,便根据O2检测器34的输出电压开始进行气-油比的反馈控制。
结果,有毒的排气组分便由三通催化转换器35净化至满意的程度。
当缸内喷射发动机1完成预热后,ECU61便保持图2燃油喷射控制图中的燃油喷射面积,并根据从与节流阀开启程度成比例的节流电压得到的目标输出关系值即目标平均有效压力Pet和发动机转速Ne来确定燃油喷射模式(喷射模式选择方法),这样,便确定了在每个燃油喷射模式中与目标气-油比成比例的要喷射的燃油量。然后,根据所确定的燃油量控制燃油喷射阀4的工作,与此同时,控制点火线圈19的工作。对于第一和第二空气旁路阀25、28以及EGR阀37也进行开-关控制。由ECU61按同样的方式对第一和第二空气旁路阀25、28实行控制,并根据绕过节流阀29的吸入空气量来确定每个阀要打开到什么程度。
在低载荷范围(如在空转或低速转动时)内,则选择示于图2的后期喷射贫油模式作为燃油喷射面积。此时,控制第一和第二空气旁路阀25、28,并根据节流电压和发动机转速Ne调节与目标平均有效压力Pet相对应的目标气-油比,以便得到贫油的气-油比。然后,调整与目标气-油比成比例的要喷射的燃油量,并控制燃油喷射阀4的工作,以便按照所调定的燃油量进行燃油喷射。
在中等载荷范围(例如恒速转动时)内,根据载荷条件或发动机转速选择图2中的前期喷射贫油模式或化学当量反馈模式,在前期喷射贫油模式中,按照控制普通空转速度控制阀同样的方法控制第一空气旁路阀25,根据来自空气流量检测器26的进入空气量信号和发动机转速计算出目标气-油比,并控制要喷出的燃油量,以形成较贫油的气-油比。
在化学当量反馈模式中,如同在前期喷射贫油模式那样,按照控制普通空转速度控制阀相同的方式来控制第一空气旁路阀25,而第二空气旁路阀28则完全关闭,以防止输出量过度增大。另外,将EGR阀37控制到一种基本上完全关闭的状态,并根据O2检测器34的输出电压进行气-油比的反馈控制,以便使目标气-油比变成化学当量气-油比,从而控制要喷出的燃油量。
在高载荷范围(例如突然加速,或高速运行时)内,则选择图2所示的开环模式。在此模式中,第二空气旁路阀28关闭,按控制图形调节目标气-油比,以便得出一个较富的气-油比,并根据所调定的目标气-油比控制要喷出的燃油量。
当在惯性运行中或者在减速状态下,节流阀29基本上完全关闭时,便选择图2所示的燃油停给模式。在该模式中,停止向燃烧室5供应燃油,而且在此模式中,如果发动机处于正常工作状态(不包括发动机处于冷态,和发动机转速Ne降低到低于回程转动速度(第一回程转速)的情况),则按照后期喷射贫油模式(贫油气-油比模式)重新开始向燃烧室5供应燃油(燃油复原)。另一方面,当处于特定的工作状态下,例如,当发动机处于冷态,或者发生处于自动防止故障状态(例如当节流阀位置传感器30、高压燃油泵46、或第二燃油压力调节器50发生故障时),并且当发动机转速Ne降低至低于回程转速(第二回程转速)时,则按照吸入空气喷射模式(化学当量模式)重新开始向燃烧室5供应燃油。另外,即使在驾驶员压下加速踏板时,燃油停给模式也会立刻停止,并按照工作状态决定的预定模式重新开始向燃烧室5供给燃油。
ECU61带有燃油停给转速调节机构,用于调节发动机转速或临界转速,以便当燃油停给模式开始时分别对前期喷射模式(吸入冲程喷射模式)和后期喷射模式(压缩冲程喷射模式)停止供给燃油。此外,ECU61还设有回程转速调节机构,用来调节发动机转速,或回程转速,以便分别按前期喷射模式和后期喷射模式从燃油停给模式转为重新开始供应燃油。ECU61还设有空转速度调节机构,以便分别在前期喷射模式和后期喷射模式中调节缸内喷射发动机1的空转速度。
对于前期喷射模式和后期喷射模式,由燃油停给下限转速调节机构调节的临界转速和由回程转速调节机构调节的回程转速是分别调节的。至于由空转速度调节机构调节的空转速度,对于前期喷射模式和后期喷射模式也是分别调节的。更具体地说,在响应性优于前期喷射模式的后期喷射模式中,临界转动速度(第一燃油停给开始的转动速度)、回程速度(第一回程转速)和空转速度(第一目标空转速度)均调到低于前期喷射模式中的临界转动速度(第二燃油停给开始的转动速度)、回程转速(第二回程转速)和空转速度(第二目标空转速度)。上述的各种转动速度都是根据采用什么变速形式(是手工变速还是自动变速)以及辅助装置例如空气调节器是开还是关来调节的。
下面参看图3来说明有关如何调节开始停给燃油时的临界转速和重新开始供给燃油时的回程转速的方法。
如图3所示,在燃油停给模式中开始停给燃油时的临界转速(临界Ne)分别按前期喷射模式和后期喷射模式进行调节。后期喷射模式中的临界Ne(第一燃油停给下限转速,图中用双点划线表示)被调到低于前期喷射模式中的临界Ne(第二燃油停给下限转速,图中用点划线表示)。而且,从燃油停给模式转为重新开始供给燃油的回程转速(回程Ne)分别按前期喷射模式和后期喷射模式进行调节。后期喷射模式中的回程Ne(第一回程转速,图中用双点划线表示)被调到低于前期喷射模式中的回程Ne(第二回程转速,图中用点划线表示)。
当在发动机低速转动下车辆减速时,例如在前期喷射模式中的工作过程中要停止运行时,和在减速状态下的发动机转速Ne等于或高于前期喷射模式中的临界Ne(点A)时(如图3的实线所示),便停止供油,开始进入燃油停给模式。当发动机转速Ne逐渐降低到前期喷射模式中的回程Ne(点B)时,便重新开始供给燃油,并且发动机保持预定的转速Ne(空转状态)。当在前期喷射模式中的作业过程中车辆减速到停车时,并且当减速状态中的发动机速度Ne低于前期喷射模式中的临界Ne(点A)时,便不会开始燃油停给模式。
另一方面,当在后期喷射模式的作业过程中车辆在低的发动机转速下减速(例如要停车),并且发动机转速Ne等于或高于后期喷射模式中的临界Ne(C点)(该Ne低于前期喷射模式中的临界Ne(A点),如图3中实线所示)时,便停止供给燃油,并开始进入燃油停给模式。因此,在按后期喷射模式的作业过程中,如果发动机转速等于或高于后期喷射模式中的临界Ne(C点),(该临界Ne低于前期喷射模式中的临界Ne(A点)),那么,便允许进行燃油停给模式而停止供给燃油。当开始进入燃油停给模式,并且发动机转速Ne逐渐降低、通过前期喷射模式中的回程Ne(B点),并进一步降低到后期喷射模式中的回程Ne(D点)时,便重新开始供给燃油,并且发动机的转速Ne保持在预定的转速(空转状态)。如果在后期喷射模式的作业过程中车辆要减速停车,而且在该减速7状态下发动机转速Ne低于后期喷射模式中的临界Ne(C点),那么就不会开始燃油停给模式。
因此,在燃烧性能和响应性都较好的后期喷射模式作业过程中,可以在比前期喷射模式低的发动机转速下停止供给和开始供给燃油。所以,有可能在宽的发动机速度范围(不仅包括高转速范围,而且包括低转速范围)内实现供油和停止供油。此外,由于是在较低转速下开始供给燃油的,所以供油和停油的次数多,或者供油和停油的时间较长,从而可在不恶化燃烧的情况下提高燃油效率。
虽然在上面的说明中,燃油喷射模式是在从燃油停给模式开始供给燃油时返回到转换为燃油停给模式之前相同的喷射模式,但是,并不局限于此。可以根据从燃油停给模式开始供给燃油时的工作状态而返回到后期喷射模式或返回到前期喷射模式。
如果在后期喷射模式中要新开始供给燃油,可在发动机转速已降低到高于回程Ne的预定速度的阶段中首先使燃油供给到一个或几个气缸,然后再供给到所有的气缸。因此,即使将回程Ne调到低转速范围,也可以使扭转冲击减至最小,而且有可能将后期喷射模式中的回程Ne调到更低的转速范围。
虽然在图3中,后期喷射模式中的临界Ne和前期喷射模式中的回程Ne的关系是前者处于较高转速的一侧,但是这种转速关系是可以根据工作状态改变的。
下面参看图4说明如何调节空转速度。
如图4所示,空转速度(空转Ne)是根据冷却水温分别按前期喷射模式和后期喷射模式进行调节的。更具体地说,是将后期喷射模式中的空转Ne(第一目标空转速度,在图中用细双点划线表示)调到低于前期喷射模式中的空转Ne(第二目标空转速度,图中用细点划线表示)。而且,回程转速(回程Ne)是根据水温分别按前期喷射模式和后期喷射模式进行调节的。将后期喷射模式中的回程Ne(第一回程速度,在图中用粗的双点划线表示)调到低于前期喷射模式中的回程Ne(第二回程速度,图中用粗的点划线表示)。
因此,在燃烧性能和响应性能都较好的后期喷射模式中作业时,发动机可在低于前期喷射模式中的转速下进行空转,从而可在不恶化燃烧的情况下,提高燃油效率。
通常,在正常工作状态下空转时,除了发动机处于冷态的情况外,都是按后期喷射模式喷射燃油的,所以,不使用前期喷射模式中的空转Ne。但是,当在诸如自动故障防止状态等的特殊工作状态(例如发生刹车至气缸负压降低、节流阀位置传感器30失效、或者发动机处于冷态)下进行空转时,则按前期喷射模式喷油。为此,按前期喷射模式调节空转Ne。
上述的前期喷射模式和后期喷射模式中的临界Ne、回程Ne和空转Ne都是根据所用的变速形式(即,手工变速还是自动变速)调到各自合适的转速的,上述各种转速也根据例如空气调节器是开还是关来调节。例如,带有自动变速装置的车辆的后期喷射模式中的空转Ne可根据辅助装置例如空气调节器是打开还是关闭而在传动范围内调节到低于空档范围的转动速度(根据影响发动机输出功率并且由发动机输出轴带动的负荷件来调节每种转动速度)。
按照上述本实施例的控制系统,将燃烧性能和响应性能都较好的后期喷射模式中的临界Ne、回程Ne和空转Ne调到比前期喷射模式中的临界Ne、回程Ne和空转Ne低的转速范围。因此,在后期喷射模式的作业过程中,可以在低的发动机转速下进行燃油停给模式以及空转,这就有可能在不影响燃烧的情况下提高燃油效率。
另外,在后期喷射模式中重新供给燃油时,在发动机转速降低到回程Ne之前,燃油是从停给模式重新供给到只是一个或几个气缸中而不是对全部气缸都重新开始供油的。因此,不仅可将重新开始供油时的扭转冲击减至最小,而且可将后期喷射模式中的回程Ne调到更低的转速。
虽然在上述实施例中将缸内喷射型四缸发动机1作为内燃机的一个实例加以说明,但是,本发明也可用于单缸发动机或者V形六缸发动机。
因此,本发明的内燃机控制系统可以在不影响燃烧的情况下提高燃油效率。
权利要求
1.一种用于缸内喷射型内燃机的控制系统,含有一个用来将燃油直接喷入内燃机的燃烧室中的燃油喷射器;用来按照内燃机的工作状态选择吸气冲程喷射模式(在此模式中主要在吸气冲程中喷射燃油)或压缩冲程喷射模式(在此模式中主要在压缩冲程中喷射燃油)的喷射模式选择机构;用来按照上述喷射模式选择机构选择的喷射模式控制上述的燃油喷射器的燃油喷射控制机构;用来调节上述压缩冲程喷射模式的第一目标空转速度和上述吸气冲程喷射模式的第二目标空转速度的空转速度调节机构,该调节机构将上述的第一目标空转速度调到低于上述的第二目标空转速度。
2.根据权利要求1的控制系统,其特征在于,在内燃机的空转状态下,上述的喷射模式选择机构在内燃机正常工作状态下选择上述的压缩冲程喷射模式,而在内燃机的特殊工作状态下则选择上述的吸气冲程喷射模式。
3.根据权利要求2的控制系统,其特征在于,上述的特殊工作状态指内燃机的低温状态,或者各种检测器中至少有一个发生故障,或根据各种检测器的输出进行的控制出现故障的自动防止故障状态。
4.根据权利要求1的控制系统,其特征在于,上述的空转速度调节机构按照影响内燃机的输出功率并且由内燃机的输出轴带动的负荷件的工作状态选择性地调节上述的第一目标空转速度和上述的第地目标空转速度。
5.根据权利要求1的控制系统,其特征在于它还含有用来检测发动机的温度的发动机温度检测装置,其特征在于,上述的空转速度调节机构可根据上述发动机温度检测装置测出的温度分别调节上述的第一和第二目标空转速度。
6.根据权利要求5的控制系统,其特征在于,上述的空转速度调节机构将高发动机温度一侧的上述第一和第二目标空转速度分别调至低于低发动机温度侧的上述速度。
7.一种用于缸内喷射型内燃机的控制系统,含有一个用来将燃油直接喷入内燃机的燃烧室内的燃油喷射器;用来根据内燃机的工作状态从吸气冲程喷射模式、压缩冲程喷射模式和停止供给燃油的燃油停给模式中选择一种模式的喷射模式选择机构,在上述的吸气冲程喷射模式中主要在吸气冲程中喷射燃油,在上述的压缩冲程喷射模式中,主要在压缩冲程中喷射燃油;用来根据上述喷射模式选择机构选择的上述的吸气冲程喷射模式、压缩冲程喷射模式、或燃油停给模式控制上述的燃油喷射器的燃油喷射控制机构;用来调节第一回程转速和第二回程转速的回程转速调节机构,上述的第一回程转速是在从上述燃油停给模式返回到上述压缩冲程喷射模式时重新开始供给燃油的回程转速,上述的第二回程转速是在从上述燃油停给模式返回到上述吸气冲程喷射模式时重新开始供给燃油的回程转速,上述的回程转速调节机构将上述的第一回程转速调到低于上述的第二回程转速。
8.根据权利要求7的控制系统,其特征在于,当选择从上述燃油停给模式重新开始供给燃油的喷射模式时,上述的喷射模式选择机构在内燃机处于正常工作状态时选择上述的压缩冲程喷射模式,而在内燃机处于特殊工作状态时则选择上述的吸气冲程喷射模式。
9.根据权利要求8的控制系统,其特征在于,上述的特殊工作状态是指内燃机处于低温状态,或者各种检测器中至少有一种发生故障,或根据各种检测器的输出进行的控制发生故障的自动防止故障状态。
10.根据权利要求7的控制系统,其特征在于,上述的内燃机有多个气缸,当从上述燃油停给模式返回到上述压缩冲程喷射模式而重新开始供给燃油时,上述的回程转速调节机构将对一个气缸或几个气缸而不是上述的全部气缸重新开始供油的回程转速调节到高于上述第一回程转速的一个预定的转速。
11.根据权利要求7的控制系统,其特征在于,它还含有用来调节允许在内燃机的低转速范围内从上述压缩冲程喷射模式转换至上述燃油停给模式的第一燃油停给下限转速以及用来调节允许在内燃机的上述低转速范围内从上述吸气冲程喷射模式转换为上述燃油停给模式的第二燃油停给下限转速的燃油停给下限转速调节机构,其特征在于,上述的燃油停给下限转速调节机构将上述的第一燃油停给下限转速调到低于上述的第二燃油停给下限转速。
12.根据权利要求7的控制系统,其特征在于,上述的回程转速调节机构根据影响上述内燃机的输出功率并由内燃机输出轴带动的负荷件的工作状态选择性地调节上述的第一回程转速和上述的第二回程转速。
13.根据权利要求7的控制系统,其特征在于,它还含有检测发动机的温度的温度检测装置,其特征还在于,上述的回程转速调节机构根据上述温度检测装置测出的温度分别调节上述的第一和第二回程转速。
14.根据权利要求13的控制系统,其特征在于,上述的回程转速调节机构将发动机温度较高时的上述第一和第二回程转速分别调节到低于发动机温度较低时的上述转速。
15.一种用于缸内喷射型内燃机的控制系统,含有一个用来将燃油直接供入内燃机的燃烧室内的燃油喷射器;用来根据内燃机的工作状态从吸气冲程喷射模式、压缩冲程喷射模式和停止喷射燃油的燃油停给模式中选择一种模式的喷射模式选择机构,在上述的吸气冲程喷射模式中,主要在吸气冲程中喷射燃油,在上述的压缩冲程喷射模式中,主要在压缩冲程中喷射燃油;用来根据上述的喷射模式选择机构选择的上述的吸气冲程喷射模式、压缩冲程喷射模式、或燃油停给模式来控制上述的燃油喷射器的燃油喷射控制机构;和用来调节允许在内燃机的低转速范围内从上述压缩冲程喷射模式转换为上述燃油停给模式的第一燃油停给下限转速、并用来调节允许在内燃机的低转速范围内从上述吸气冲程喷射模式转换为上述燃油停给模式的第二燃油停给下限转速的燃油停给下限转速调节机构,该调节机构将上述的第一燃油停给下限转速调到低于上述的第二燃油停给下限转速。
16.根据权利要求15的控制系统,其特征在于,上述的燃油停给下限转速调节机构根据影响上述内燃机的输出功率并由该内燃机的输出轴带动的负荷件的工作状态选择性地调节上述的第一燃油停给下限转速和上述的第二燃油停给下限转速。
全文摘要
在一种缸内喷射型发动机中,将燃烧性能和响应性能都较好的压缩冲程喷射模式中的第一燃油停给开始转速、第一回程转速和第一目标空转速度分别调到低于吸气冲程喷射模式中的第二燃油停给开始转速、第二回程转速和第二目标空转速度。在按照压缩冲程喷射模式的工作过程中,燃油停给模式和发动机的空转都在低转速下实行,以便在不影响燃烧的情况下提高燃油效率。
文档编号F02D41/08GK1188848SQ9711732
公开日1998年7月29日 申请日期1997年8月8日 优先权日1996年8月9日
发明者加村均, 幡山健二郎, 野村俊郎, 田村宏记 申请人:三菱自动车工业株式会社
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