专利名称：内燃机辅助燃料喷射装置及辅助燃料喷射装置用控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于给内燃机供应燃料的技术，尤其是涉及一种在冷起动时实现优良起动性能的辅助燃料喷射装置以及一种用于该辅助燃料喷射装置的控制装置。
背景技术：
在内燃机中，尤其是在车辆用多缸内燃机中，设置有数量与气缸数量对应的多个进气管，用于给气缸供应空气，内燃机包括与多个集中(gathered)进气管连接的稳压罐(surge tank)。另外，电子控制的燃料喷射装置在冷起动时驱动被称为冷起动喷射器的辅助燃料喷射阀，以实现优良起动性能(点火特性(着火特性)、排气排放(废气排放)等)。冷起动喷射器通常设置在稳压罐内，且基于对内燃机冷却水的温度检测与起动开关同步控制冷起动喷射器。通常，设置有单个冷起动喷射器。这里，为了用单个冷起动喷射器给全部气缸均匀供应起动器辅助燃料，冷起动喷射器的安装位置或燃料喷射方向是否适当是显著影响起动性能的因素。
通常，一个具有一个喷射孔的冷起动喷射器设置在稳压罐的中央部附近，以朝向一实现燃料均匀分配的方向给全部气缸喷射辅助燃料。但在具有不对称形状的进气管内，仅利用一个冷起动喷射器，辅助燃料的分配易于不平衡。具体地说，辅助燃料更多地沿着喷射行进方向或者进气流方向分配。另外，在具有包括多个室的稳压罐的内燃机内，采用一个冷起动喷射器难以无延迟地给全部气缸均匀供应起动燃料。以下所示公报公开了与这种冷起动喷射器有关的相关技术。
日本专利公报No.58-107831(文献1)公开了一种在内燃机内具有适当位置的冷起动喷射器，其中，当内燃机的负荷较小时，切断对工作气缸的燃料和进气供应，排气返回至非工作气缸，以执行部分气缸工作。文献1中公开的部分工作控制式内燃机在轻负荷作用于内燃机时利用设置在进气管路中的进气切断阀切断给工作气缸的燃料和进气供应，以执行部分气缸工作，其中，通过所述进气管路，连接到工作气缸的集中进气管的工作侧稳压罐与连接到非工作气缸的集中进气管的进气侧稳压罐相连接并使排气返回至非工作气缸。冷起动喷射器设置在进气管路内，并且从冷起动喷射器喷射的起动器辅助燃料垂直喷射到进气切断阀的阀壁面上。
采用部分工作控制式内燃机，由冷起动喷射器喷射的起动器辅助燃料垂直喷射到进气切断阀的阀壁面上，且辅助燃料可靠地雾化和扩散以将其均匀地分配给工作气缸和非工作气缸，从而缩短起动时间。这里，附着在阀元件表面上的油雾或油沉积物被吹掉，这样阀元件表面及围绕阀轴的区域总是保持清洁，从而防止进气切断阀的切断功能下降。
日本专利公报No.11-294225(文献2)公开了一种利用在冷起动时以及高负荷下由多个气缸共享的辅助燃料喷射阀实现优良燃料分配功能的内燃机用燃料喷射装置。在内燃机用燃料喷射装置中，连接到每个气缸的进气道是具有分支的，且经由其一端引入进气的歧管(集合管，集流管)沿着气缸排的方向延伸。燃料喷射装置包括用于至少在起动时朝向进气流的下游喷射燃料以及用于至少在指定的高负荷工作期间朝向进气流的上游喷射燃料的燃料供应装置，燃料供应装置设置在歧管的进气引入侧上。
采用内燃机用燃料喷射装置，在起动时尤其是在正好转动曲柄之后，每个气缸吸入原来已经存在于歧管中的空气。相应地，燃料从歧管的上游朝向下游喷射。即，原来已经存在于歧管中的全部空气与燃料喷雾混合，从而实现优良起动性能。另一方面，在高负荷工作中，燃料朝向上游喷射以逆着进气流。这样，燃料可分配在进气流截面上的宽范围上，并促进进气流与燃料喷雾混合，从而实现燃料对每个气缸的优良分配。
另一方面，在上述文献1中公开的部分工作控制式内燃机中，从冷起动喷射器喷出的辅助燃料被进气流带走，导致切断阀下游内的大气浓度较高。即，难以给每个气缸均匀供应辅助燃料。
在文献2中公开的内燃机用燃料喷射装置中，在冷起动时，燃料从冷起动喷射器朝向进气流的下游(气缸侧)喷射。但对于这种喷射，辅助燃料要花时间才能到达每个气缸，且不能实现响应优良的起动。另外，当进气管具有不对称形状时，难以将辅助燃料均匀分配给每个气缸。
具有六个气缸或更多个气缸的内燃机有时采用称为ACIS(声控进气系统)的可变进气系统。这里，进气管由于间接进气行程而出现压力波动。即使在进气阀关闭后仍然存在于进气管内的压力波动导致脉动效应，脉动效应反过来影响下一进气行程。如果在进气阀关闭后仍然存在的压力波动与下一进气行程同步，则在开启所述阀时的压力增大且进气量增大，从而增大转矩。为积极地利用该脉动效应，可变进气系统依据随转速变化的脉动流周期切换进气管路的有效长度，从而增大每一转速下的转矩。
这种可变进气系统是通过例如在稳压罐内设置分隔壁、在分隔壁上设置蝶形阀以及实际上通过打开/关闭所述阀改变气缸之间的间距实现的。换句话说，切换进气歧管的两个实际长度，以提高从低速到高速整个范围内的进气效率，从而增大转矩。
采用这种可变进气系统的稳压罐由多个室构成。对于这种形状的稳压罐，尤其难以用单个冷起动喷射器无延迟地给全部气缸均匀供应起动器燃料。由于通过增加冷起动喷射器的数量的技术方案会导致成本增大，因此不太可能采用这种技术方案。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够在具有可变进气管长度系统的内燃机中实现冷起动性能改进的内燃机用辅助燃料喷射装置。
本发明的另一个目的是提供一种能够在具有可变进气管长度系统的内燃机中实现冷起动性能改进的用于内燃机用辅助燃料喷射装置的控制装置。
依照本发明的内燃机中的辅助燃料喷射装置包括由壁面分隔开的多个稳压罐；用于在所述稳压罐的连通和非连通(断开)之间切换的阀；用于沿与所述稳压罐内的进气流方向相反的方向喷射辅助燃料的辅助燃料喷射阀；并且所述辅助燃料喷射阀具有用于朝向所述阀和朝向所述壁面喷射辅助燃料的喷射孔。
依照本发明，所述辅助燃料喷射阀沿与所述稳压罐内的进气流方向相反的方向喷射辅助燃料。因此，能够避免与沿气流喷射辅助燃料的情况中一样的大量辅助燃料被立即抽入特定气缸内，并能够实现向多个气缸均匀分配辅助燃料。所述可变进气管长度系统由多个被壁面分隔开的稳压罐以及用于在所述稳压罐的连通和非连通之间切换的阀构成。辅助燃料经由辅助燃料喷射阀的喷射孔朝向所述阀的板面和朝向所述壁面喷射。因此，辅助燃料被分成两部分沿与进气流方向相反的方向喷射且直接供应给每个气缸(而不到达所述阀的板面和所述壁面)的辅助燃料；和朝向所述阀的板面和朝向所述壁面喷射、一旦附着在这些表面上、随后以汽化方式供应给每个气缸的辅助燃料。具体地说，当辅助燃料喷射到这些表面上时，所述辅助燃料会雾化和扩散，从而实现给每个气缸均匀供应辅助燃料。通过平衡这些因素，能够避免大量辅助燃料被吸入特定气缸内，并实现给每个气缸均匀供应辅助燃料。结果，能够在具有可变进气管长度系统的内燃机中提供冷起动性能得以改进的内燃机用辅助燃料喷射装置。
优选的是，所述阀是由开启和闭合设置在所述稳压罐中央部附近的开口的蝶形阀实现的。
依照本发明，辅助燃料被喷射到构成可变进气管长度系统的所述蝶形阀的板面和所述壁面。因此，辅助燃料被分成两部分沿与进气流方向相反的方向喷射且直接供应给每个气缸(而不到达所述阀的板面和所述壁面)的辅助燃料；和朝向所述阀的板面和朝向所述壁面喷射、一旦附着在这些表面上、随后以汽化方式供应给每个气缸的辅助燃料。通过平衡这些因素，能够避免大量辅助燃料被吸入特定气缸内，并实现给每个气缸均匀供应辅助燃料。
更优选的是，所述辅助燃料喷射阀具有沿垂直于转轴的方向延伸的轴部，且所述轴部具有两个沿所述轴部延伸的方向对齐的喷射孔。第一喷射孔朝向所述阀的板面开口，且第二喷射孔朝向所述壁面开口。
依照本发明，辅助燃料喷射阀具有两个喷射孔。第一喷射孔朝向所述阀的板面开口，而第二喷射孔朝向所述壁面开口。因此，从第一喷射孔朝向所述阀的板面喷射辅助燃料，且从第二喷射孔朝向所述壁面喷射辅助燃料。于是，辅助燃料一旦喷射到这些表面上，随后所述辅助燃料可以雾化和扩散的方式供应给每个气缸，或者所述辅助燃料一旦喷射到这些表面上，随后以汽化方式供应给每个气缸。
还优选的是，所述两个喷射孔相互连通。
依照本发明，两个喷射孔相互连通且朝向与进气流相反的方向开口。因此，便于除去喷射孔内的燃料，并能够防止剩余燃料由于化学反应而凝固以及防止吹入稳压罐的气体中的燃烧产物的附着。
还优选的是，所述辅助燃料经由喷射孔喷射的方向被设定成平行于进气流，且在从与所述进气流相反的方向到包括所述阀和所述壁面的平面的方向的范围内。
依照本发明，平行于进气流且在从与所述进气流相反的方向到包括所述阀和所述壁面的平面的方向的范围内喷射辅助燃料。在此范围内喷射的辅助燃料被分成两部分直接供应给每个气缸的辅助燃料；和朝向所述阀的板面和朝向所述壁面喷射、一旦附着在这些表面上、随后以汽化方式供应给每个气缸的辅助燃料。因此，能够给每个气缸均匀地供应辅助燃料。
还优选的是，当辅助燃料喷射阀远离所述阀和所述壁面时，由所述辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和分隔壁的平面限定的角度被设定得大。
依照本发明，当辅助燃料喷射阀远离所述阀和所述壁面时，即当辅助燃料喷射阀设置在稳压罐的更高部位中时，辅助燃料在喷射之后到达所述阀的板面和所述壁面的时间延长。因此，进气流的作用力变得大于辅助燃料的行进力。这里，由辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和分隔壁的平面限定的角度被设定得大，这样喷射的辅助燃料易于到达所述阀的板面和所述壁面。按照这种方式，喷射的辅助燃料被分成两部分直接供应给每个气缸的辅助燃料；和朝向所述阀的板面和朝向所述壁面喷射、一旦附着在这些表面上、随后以汽化方式供应给每个气缸的辅助燃料。因此，能够给每个气缸均匀地供应辅助燃料。
还优选的是，当辅助燃料的喷雾经由辅助燃料喷射阀的喷射孔扩散的角度大时，由所述辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和所述分隔壁的平面限定的角度被设定得大。
依照本发明，当辅助燃料的喷雾经由辅助燃料喷射阀的喷射孔扩散的角度大时，所述辅助燃料不太可能到达所述阀的板面和所述壁面。这里，由辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和所述分隔壁的平面限定的角度被设定得大，这样喷射的辅助燃料易于到达所述阀的板面和所述壁面。按照这种方式，喷射的辅助燃料被分成两部分直接供应给每个气缸的辅助燃料；和朝向所述阀的板面和朝向所述壁面喷射、一旦附着在这些表面上、随后以汽化方式供应给每个气缸的辅助燃料。因此，能够给每个气缸均匀地供应辅助燃料。
还优选的是，如果辅助燃料经由辅助燃料喷射阀的喷射用在内燃机的转速高的区域内或者歧管压力高的区域内或者每单位时间进气量大的区域内，由辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和所述分隔壁的平面限定的角度被设定得小。
依照本发明，如果辅助燃料经由辅助燃料喷射阀的喷射用在内燃机的转速高的区域内或者歧管压力高的区域内或者每单位时间进气量大的区域内，进气流的作用于所喷射辅助燃料的速度矢量将变大。更确切地说，当进气流的速度矢量大时，喷射的辅助燃料被带向燃烧室，而不太可能到达所述阀的板面和所述壁面。因此，由辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和所述分隔壁的平面的限定的角度被设定得小(所述喷射方向被设定成与进气流相反的方向和进一步的水平方向)，这样喷射的辅助燃料依靠其与大进气流的速度矢量合成的矢量而易于到达所述阀的板面和所述壁面。按照这种方式，喷射的辅助燃料被分成两部分直接供应给每个气缸的辅助燃料；和朝向所述阀的板面和朝向所述壁面喷射、一旦附着在这些表面上、随后以汽化方式供应给每个气缸的辅助燃料。因此，能够给每个气缸均匀地供应辅助燃料。
依照本发明另一方面的一种辅助燃料喷射装置用控制装置控制具有依照上述任一本发明所述的结构的内燃机用辅助燃料喷射装置。所述控制装置包括检测所述内燃机的转速的检测装置；检测供应给所述内燃机的进气的压力的检测装置；以及控制所述辅助燃料喷射装置的控制单元(控制装置)。所述控制单元基于起动所述内燃机时的转速和压力判断是否允许辅助燃料的喷射，并且如果判断允许喷射，所述控制单元使得所述辅助燃料从辅助燃料喷射阀喷射预定时间段。
依照本发明，在起动内燃机时转速过高的区域内或者歧管压力过高的区域内，进气流的作用力过强。因此，从辅助燃料喷射阀喷射的辅助燃料将被所述气流带走，不能实现要求的分配。另外，在起动内燃机时转速过低的区域内或者歧管压力过低的区域内，进气流的作用力过弱。因此，从辅助燃料喷射阀喷出且未被所述气流带走的辅助燃料将太多以至于不能实现要求的分配。因此，所述控制单元基于起动内燃机时的转速和压力判断是否允许辅助燃料的喷射。结果，能够在具有可变进气管长度系统的内燃机中提供冷起动性能得以改进的内燃机用辅助燃料喷射装置。
依照本发明又一方面的一种辅助燃料喷射装置用控制装置控制具有依照上述任一本发明所述的结构的内燃机用辅助燃料喷射装置。所述控制装置包括检测每单位时间供应给所述内燃机的进气量的检测装置，和控制所述辅助燃料喷射装置的控制单元。所述控制单元基于起动所述内燃机时的每单位时间进气量判断是否允许所述辅助燃料的喷射，并且如果判断允许所述喷射，所述控制单元使得所述辅助燃料从所述辅助燃料喷射阀喷射预定时间段。
依照本发明，在起动内燃机时每单位时间进气量过高的区域内，进气流的作用力过强。因此，从辅助燃料喷射阀喷射的辅助燃料将被所述气流带走，不能实现要求的分配。另外，在起动内燃机时每单位时间进气量过低的区域内，进气流的作用力过弱。因此，从辅助燃料喷射阀喷出且未被所述气流带走的辅助燃料将太多以至于不能实现要求的分配。因此，所述控制单元基于起动内燃机时的每单位时间进气量判断是否允许辅助燃料的喷射。结果，能够在具有可变进气管长度系统的内燃机中提供冷起动性能得以改进的内燃机用辅助燃料喷射装置。
优选的是，如果在辅助燃料的喷射之后满足一预定条件，则即使在预定时间段期间，控制单元也停止辅助燃料的喷射。
依照本发明，例如，一旦内燃机起动，不再需要辅助燃料的喷射。这里，预先判断内燃机已经起动的条件。接着，即使在喷射辅助燃料的预定时间段期间，也停止辅助燃料的喷射。因此，能够抑制辅助燃料的不必要消耗。
更优选的是，所述条件指起动内燃机的操作已经完成的条件。
依照本发明，当满足所述起动内燃机的操作已经完成的条件时，即使在喷射辅助燃料的预定时间段期间，也停止辅助燃料的喷射。因此，能够抑制辅助燃料的不必要消耗。
还优选的是，所述条件指基于内燃机的转速判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
依照本发明，在内燃机实现爆燃而转速加快时，可以判断起动内燃机的操作已经完成。当所述起动内燃机的操作已经完成时，即使在喷射辅助燃料的预定时间段期间，也停止辅助燃料的喷射。因此，能够抑制辅助燃料的不必要消耗。
还优选的是，所述条件指基于供应给内燃机的进气的压力判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
依照本发明，在内燃机实现爆燃时，供应给所述内燃机的进气的压力出现波动。于是，可以判断起动内燃机的操作已经完成。当所述起动内燃机的操作已经完成时，即使在喷射辅助燃料的预定时间段期间，也停止辅助燃料的喷射。因此，能够抑制辅助燃料的不必要消耗。
还优选的是，所述条件指基于每单位时间供应给内燃机的进气量判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
依照本发明，在内燃机实现爆燃时，每单位时间供应给所述内燃机的进气量出现波动。于是，可以判断起动内燃机的操作已经完成。当所述起动内燃机的操作已经完成时，即使在喷射辅助燃料的预定时间段期间，也停止辅助燃料的喷射。因此，能够抑制辅助燃料的不必要消耗。
还优选的是，所述辅助燃料喷射装置用控制装置输出控制信号给控制燃料喷射阀的控制装置，使得用于从所述辅助燃料喷射阀供应给燃烧室的辅助燃料到达所述燃烧室的正时与利用给内燃机的燃烧室喷射燃料的燃料喷射阀的燃料喷射正时同步。
依照本发明，当辅助燃料喷射阀设置在燃烧室的上游时，辅助燃料要花一定时间才能到达所述燃烧室。因此，延迟设置在所述燃烧室中的燃料喷射阀的燃料喷射，直至辅助燃料到达所述燃烧室。为此，控制信号在辅助燃料的喷射时从所述辅助燃料喷射装置用控制装置输出到控制所述燃料喷射阀的控制装置。在所述控制燃料喷射阀的控制装置中，在由所述正时确定的延迟时间(辅助燃料到达燃烧室的时间)之后，从设置在燃烧室内的燃料喷射阀喷射燃料(其量是通过结合从辅助燃料喷射阀喷射的辅助燃料与从燃烧室内的燃料喷射阀喷射的燃料而能够实现一次燃烧的量)。按照这种方式，使得用于从所述辅助燃料喷射阀供应给燃烧室的辅助燃料到达所述燃烧室的正时与利用给内燃机的燃烧室喷射燃料的燃料喷射阀的燃料喷射正时同步。
从本发明以下结合附图的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面及优点将变得更明显。
图1是具有依照本发明第一实施例的辅助燃料喷射装置的稳压罐的透视图；图2A是图1的俯视图；图2B是图1的侧视图；图3示出喷射角α；图4是用于依照本发明第一实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置的控制框图；图5示出储存在图4所示ECU内的图表；图6是说明在用于依照本发明第一实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置中执行的程序的控制配置的流程图；图7是说明依照本发明第一实施例的辅助燃料喷射装置内的操作的时间图；图8是说明在用于依照本发明第一实施例的变型的辅助燃料喷射装置的控制装置中执行的程序的控制配置的流程图；图9是用于依照本发明第二实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置的控制框图；图10是说明在用于依照本发明第二实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置中执行的程序的控制配置的流程图；以及图11是说明在用于依照本发明第二实施例的变型的辅助燃料喷射装置的控制装置中执行的程序的控制配置的流程图。
具体实施例方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。应注意的是，图中相同附图标记指示相同或相应部件，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复对它们的详细说明。
图1和图2示出具有依照本发明的辅助燃料喷射装置的稳压罐100。图2A示出从图1中箭头A所示方向看时的示图，而图2B示出从图1中箭头B所示方向看时的示图。
如图1和图2所示，稳压罐100由分隔壁105分隔开而获得多个稳压罐。稳压罐100具有由分隔壁105分隔开的整体结构。蝶形阀102设置在分隔壁105内。设置有将辅助燃料喷入稳压罐100内的辅助燃料喷射阀101。
辅助燃料喷射阀101具有其纵向垂直于进气的轴部，所述轴部具有两个相互连通的喷射孔。经由第一喷射孔喷射的喷雾103一旦喷射到形成蝶形阀102的阀的板面上，就以辅助燃料填充稳压罐100的未设置辅助燃料喷射阀101的一侧(图1中的下部)。另外，经由另一第二喷射孔喷射的喷雾104一旦喷射到稳压罐的分隔壁105上，就以辅助燃料填充稳压罐100的具有辅助燃料喷射阀101的一侧。这里，设置在所述辅助燃料喷射阀内的喷射孔的数量是不受限制的，只要能形成沿如上所述两个方向的喷雾即可。但为避免成本增大，优选设置单个辅助燃料喷射阀。具体地说，如果如上所述设置两个喷射孔，这些孔优选相互连通。于是，两个喷射孔相互连通并朝向与进气流相反的方向开口。因此，便于除去所述喷射孔内的燃料，并能够防止剩余燃料由于化学反应而凝固以及防止吹入稳压罐100内的气体中的燃烧产物的附着。
蝶形阀102采用可变进气管长度系统的结构。另外，如图1和图2所示，用于控制进气的流率的节气门106设置在稳压罐100的入口处。
如图1和图2所示，由稳压罐分隔壁105与经由所述辅助燃料喷射阀内的喷射孔喷射的喷雾形成的角度被限定为α。角度α被设定成当所述辅助燃料喷射阀远离稳压罐分隔壁105时或者当经由所述辅助燃料喷射阀内的喷射孔的喷雾的扩散角变大时，所述角度α变大。另外，如果所述辅助燃料喷射阀用在内燃机的转速高的区域内、歧管压力高的压域内或者进气量大的区域内，则角度α设定得小。
通过按照这种方式将角度α设定得小，防止经由喷射孔喷射的喷雾103和喷雾104被进气流带走和防止其流入燃烧室内而不到达稳压罐分隔壁105和蝶形阀102。这里，将参照图3从另一方面描述角度α。
如图3所示，在限定代表辅助燃料经由喷射孔喷射的方向的角度α(以下，角度α可称为为“喷射角α”)的方法中，当喷射操作范围被设定为转速较高的区域、进气量较大的区域或者较高歧管压力的区域时，喷射角α被设定得较小。这样，可利用所述喷雾朝向上游的行进力抵消较强反向空气流的后推。换句话说，如图3所示，经由喷射孔501以角度α的喷射方向速度矢量502与空气流的速度矢量503的合成矢量504代表喷雾行进矢量。这里，角度α被限定成所述喷雾行进矢量延伸到相对于预定转速下的空气流位于最上游侧处的气缸入口位置。如果喷雾长度被设定成延伸到进气位置，则已经在上游侧上失去其速度的喷雾会利用空气流形成空气燃料混合物。这样，燃料与空气的抽吸同步地进入每个气缸内。
这里，还可通过预先计算从所述辅助燃料喷射孔喷射的辅助燃料到达燃烧室所需的时间以及通过从所述辅助燃料喷射阀起动喷射起延迟设置在每个气缸内的主喷射器的喷射直至预期到达时间减少不必要的主喷射。
图4示出用于依照本发明第一实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置的控制框图。
如图4所示，所述控制装置包括ECU(电子控制单元)701，与ECU701连接的驱动装置702，辅助燃料喷射装置703，用于检测内燃机706的转速的转速检测装置704，以及用于检测内燃机706内的进气的压力的歧管压力检测装置705。转速检测装置704和歧管压力检测装置705分别给ECU701输入检测信号。
图5示出储存在ECU701的内部存储器中的图表。图5所示横坐标表示转速且纵坐标表示歧管压力的图表限定了禁止从辅助燃料喷射阀喷射的区域以及允许从辅助燃料喷射阀喷射的区域。区域(A)代表禁止从辅助燃料喷射阀喷射的区域，而区域(B)和(C)代表允许从辅助燃料喷射阀喷射的区域。
如图5所示，如果内燃机转速高或者如果歧管压力高，从所述辅助燃料喷射阀喷射的燃料被带向燃烧室而不到达稳压罐100的分隔壁105或者蝶形阀102。因此，禁止从所述辅助燃料喷射阀的喷射。同时，如果气流弱于预定(假定)空气流且每个气缸的辅助燃料分配不如区域(B)均匀，也禁止从所述辅助燃料喷射阀的喷射。
图6是说明在图4所示ECU701中执行的程序的控制配置的流程图。
在步骤(以下，步骤简写为“S”)100，ECU701判断起动键是否已接通。当所述起动键接通时(在S100处结果为“是”)，程序进入S110。否则(在S100处结果为“否”)，程序返回至S100。
在S110，ECU701检测内燃机的转速和歧管压力。这里，ECU701基于分别由转速检测装置704和歧管压力检测装置705输入的信号检测内燃机的转速和歧管压力。
在S120，ECU701判断是否满足N(L)≤转速≤N(H)以及P(L)≤歧管压力≤P(H)。这里，N(L)，N(H)，P(L)和P(H)分别代表对应于图5所示图表的转速和歧管压力的预定阀值。换句话说，判断所述内燃机的转速和歧管压力是否在预定范围内。如果转速和歧管压力在预定范围内(在S120处结果为“是”)，程序进入S130。否则(在S120处结果为“否”)，程序进入S110。
在S130，ECU701通过开启辅助燃料喷射阀起动辅助燃料的喷射。在S140，ECU701设定喷射起动时间为CL(1)。
在S150，ECU701判断是否当前时间-CL(1)≥CL(DEF)。这里，CL(DEF)代表辅助燃料喷射的预定时间段。如果满足当前时间-CL(1)≥CL(DEF)(在S150处结果为“是”)，程序进入S160。否则(在S150处结果为“否”)，程序进入S150。
在S160，ECU701终止从辅助燃料喷射阀喷射辅助燃料。
以下将基于上述结构和流程图论述依照本实施例的辅助燃料喷射装置和辅助燃料喷射装置用控制装置的操作。
当在冷起动时接通起动键时(在S100处结果为“是”)，检测转速和歧管压力。如果转速和歧管压力在预定范围内(在S120处结果为“是”)，利用辅助燃料喷射阀起动辅助燃料的喷射(S130)。这里，如果转速和歧管压力在基于图5所示图表的区域(A)中，利用辅助燃料喷射阀起动辅助燃料的喷射。
喷射辅助燃料直至经过辅助燃料喷射的预定时间段CL(DEF)。如果预定时间段CL(DEF)已经过(在S150处结果为“是”)，终止辅助燃料的喷射(S160)。
图7示出在这种情况中每个气缸的燃料吸入量随着时间的变化。依照本实施例的辅助燃料喷射装置和辅助燃料喷射装置用控制装置，实现了均匀的燃料吸入量，如波形1010所示。为了比较，图7还示出波形1020和1030。波形1020代表直接从辅助燃料喷射阀朝向进气流的下游侧喷射辅助燃料且燃料吸入量立即增大的示例。即喷雾的绝大部分立即被直接吸入特定气缸。同时，波形1030代表辅助燃料喷射阀设置在紧邻节气门后方的区域附近且辅助燃料喷射阀离每个燃烧室的距离较长的示例。当辅助燃料喷射阀离每个燃烧室的距离较长时，使得每个气缸的燃料吸入量具有时间延迟，从而导致起动性能差。
应注意的是，图7所示的时间T(1)代表辅助燃料从依照本实施例的辅助燃料喷射装置内的辅助燃料喷射阀到达燃烧室的时间。通过使利用辅助燃料喷射阀将燃料喷入燃烧室的燃料喷射时间延迟时间T(1)，能使从辅助燃料喷射阀到达燃烧室的辅助燃料的正时与利用燃烧室内的燃料喷射阀进行喷射的正时同步。
如上所述，依照本实施例的辅助燃料喷射装置，一个具有两个喷射孔的辅助燃料喷射阀设置在具有可变进气管长度系统的内燃机的稳压罐内，这样即使在分隔式稳压罐内，辅助燃料也能以优良响应均匀分配给每个气缸。
<第一实施例的变型>
以下说明依照第一实施例的辅助燃料控制装置的变型。这里，本变型具有与第一实施例相同的硬件配置，且其不同于第一实施例之处仅在于在ECU701内执行的程序的一部分。由于本变型在其它方面类似于第一实施例，因此将不重复对其的详细说明。
参照图8，将说明在用作依照本变型的辅助燃料喷射装置的控制装置的ECU701内执行的程序的控制配置。应注意的是，图8所示流程图中类似于图6所示流程图的过程给出了相同的步骤标记，并且过程也是相同的。因此，将不重复对其的详细说明。
在S152，ECU701判断是否满足当前时间-CL(1)＜CL(DEF)、N(L′)≤转速≤N(H′)以及P(L′)≤歧管压力≤P(H′)。这里，N(L′)，N(H′)，P(L′)和P(H′)分别代表用于判断辅助燃料喷射终止的转速和歧管压力的预定阀值。换句话说，在辅助燃料喷射的预定时间段CL(DEF)经过之前，判断内燃机的转速和歧管压力是否在预定范围内。如果在辅助燃料喷射的时间段经过之前内燃机的转速和歧管压力到达预定范围，判断内燃机的起动操作已经完成(在S152处结果为“否”)，并停止从辅助燃料喷射阀喷射辅助燃料(S160)。否则(在S152处结果为“是”)，程序返回至S152。
如上所述，依照本变型，即使在辅助燃料喷射的预定时间段内，当基于转速或歧管压力的变化检测到内燃机的起动时，停止辅助燃料的喷射。这样，避免不必要的辅助燃料喷射，从而改进燃料效率。
<第二实施例>
以下描述依照第二实施例的辅助燃料控制装置。这里，除了控制程序块以外，本实施例具有与第一实施例相同的硬件配置，且其不同于第一实施例之处仅在于在ECU内执行的程序。由于本实施例在其它方面类似于第一实施例，因此将不重复对其的详细说明。
图9是用于依照本实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置的控制框图。图9所示控制框图中类似于图4所示控制框图的部件给出相同参考数字，且其功能也相同。因此，将不重复对其的详细说明。
如图9所示，用于依照本实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置包括执行不同于上述第一实施例中ECU701所执行程序的程序的ECU1701以及用于检测每单元时间供应给内燃机706的进气量的进气量检测装置1705，而不包括转速检测装置和歧管压力检测装置。
参照图10，将说明在用作依照本实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置的ECU1701内执行的程序的控制配置。应注意的是，图10所示流程图中类似于图6所示流程图的过程给出了相同的步骤标记，过程也是相同的。因此，将不重复对其的详细说明。
图10是说明在图9所示ECU1701中执行的程序的控制配置的流程图。此程序不同于第一实施例的程序之处在于第一实施例中S110和S120处的过程由第二实施例中S210和S220处的过程来代替。
在S210处，ECU1701检测每单位时间进入内燃机的进气量。这里，ECU1701基于由进气量检测装置1705输入的信号检测每单位时间进入内燃机的进气量。
在S220，ECU1701判断是否满足F(L)≤进气量≤F(H)。这里，F(L)和F(H)分别代表每预定单位时间的进气量的阀值。即，进气量检测装置1705检测每单位时间供应给内燃机706的进气量，以判断进气量是否在预定范围内。如果满足F(L)≤进气量≤F(H)(在S220处结果为“是”)，程序进入S130。否则(在S220处结果为“否”)，程序返回至S110。
现在将基于上述结构和流程图论述用于依照本实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置的操作。
当起动键接通(在S100处结果为“是”)且每单位时间的进气量在预定范围内(在S220处结果为“是”)时，利用辅助燃料喷射阀进行辅助燃料的喷射。这里，喷射辅助燃料直至经过辅助燃料喷射的预定时间段CL(DEF)。
如上所述，依照用于本实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置，基于每单位时间的进气量判断是否允许辅助燃料的喷射，而在依照上述用于第一实施例的辅助燃料喷射装置的控制装置中，基于内燃机的转速和歧管压力判断是否允许辅助燃料的喷射。
<第二实施例的变型>
以下说明依照第二实施例的辅助燃料控制装置的变型。这里，本变型具有与第二实施例相同的硬件配置，且其不同于第二实施例之处仅在于在ECU1701内执行的程序的一部分。由于本变型在其它方面类似于第二实施例，因此将不重复对其的详细说明。
图11示出本变型中程序的控制配置。应注意的是，图11所示流程图中类似于图10所示流程图的过程给出了相同的步骤标记，过程也是相同的。因此，将不重复对其的详细说明。
在S252处，判断是否满足当前时间-CL(1)＜CL(DEF)和F(L′)≤进气量≤F(H′)。这里，F(L′)和F(H′)分别代表用于判断辅助燃料喷射终止的每单位时间进气量的阀值。换句话说，在辅助燃料喷射的预定时间段CL(DEF)已经经过之前，判断每单位时间的进气量是否在预定范围内。如果在辅助燃料喷射的时间段已经过之前每单位时间的进气量到达预定范围，判断内燃机的起动操作已经完成(在S252处结果为“否”)，并停止从辅助燃料喷射阀喷射辅助燃料(S160)。否则(在S252处结果为“是”)，程序返回至S252。
如上所述，依照本变型，即使在辅助燃料喷射的预定时间段内，当达到每单位时间的预定进气量时(即，当内燃机的起动操作已经完成时)，也停止辅助燃料的喷射。这样，能够避免由辅助燃料的不必要喷射导致的较低燃料效率。
尽管已经详细描述且示出本发明，但应明确理解的是，它们仅是出于说明和示例目的而不应被认为是限制性的，本发明的实质和范围仅由所附权利要求书的条款来限定。
权利要求
1.一种用于内燃机中的辅助燃料喷射装置，它包括由壁面分隔开的多个稳压罐；用于在所述稳压罐的连通和非连通之间切换的阀；用于沿与所述稳压罐内的进气流方向相反的方向喷射辅助燃料的辅助燃料喷射阀；并且所述辅助燃料喷射阀具有用于朝向所述阀和朝向所述壁面喷射所述辅助燃料的喷射孔。
2.根据权利要求1所述的辅助燃料喷射装置，其特征在于所述阀是由开启和闭合所述稳压罐的连通部的蝶形阀实现的。
3.根据权利要求1所述的辅助燃料喷射装置，其特征在于所述辅助燃料喷射阀具有平行于包括所述壁面的平面且垂直于转轴延伸的轴部；所述轴部具有沿所述轴部延伸的方向对齐的两个喷射孔；以及第一喷射孔朝向所述阀的板面开口，且第二喷射孔朝向所述壁面开口。
4.根据权利要求3所述的辅助燃料喷射装置，其特征在于所述两个喷射孔相互连通。
5.根据权利要求1所述的辅助燃料喷射装置，其特征在于所述辅助燃料经由所述喷射孔喷射的方向平行于所述进气流，且被设定在从与所述进气流相反的方向到包括所述阀和所述壁面的平面的方向的范围内。
6.根据权利要求5所述的辅助燃料喷射装置，其特征在于当所述辅助燃料喷射阀远离所述阀和所述壁面时，由所述辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和分隔壁的平面限定的角度被设定得大。
7.根据权利要求5所述的辅助燃料喷射装置，其特征在于当所述辅助燃料的喷雾经由所述辅助燃料喷射阀的所述喷射孔扩散的角度大时，由所述辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和所述分隔壁的所述平面限定的角度被设定得大。
8.根据权利要求5所述的辅助燃料喷射装置，其特征在于如果所述辅助燃料经由所述辅助燃料喷射阀的喷射用在所述内燃机的转速高的区域内或者歧管压力高的区域内或者每单位时间进气量大的区域内，由所述辅助燃料的喷射方向与其内设置所述阀和所述分隔壁的所述平面限定的角度被设定得小。
9.一种用于内燃机用辅助燃料喷射装置的控制装置，其特征在于所述内燃机用辅助燃料喷射装置包括由壁面分隔开的多个稳压罐，用于在所述稳压罐的连通和非连通之间切换的阀，以及用于沿与所述稳压罐内的进气流方向相反的方向喷射辅助燃料的辅助燃料喷射阀，所述阀具有用于闭合设置在所述壁面内的稳压罐的开口连通部的板面和用于转动所述板面的转轴，所述辅助燃料喷射阀具有用于朝向所述阀的所述板面和朝向所述壁面喷射所述辅助燃料的喷射孔，所述控制装置包括检测所述内燃机的转速的检测装置，检测供应给所述内燃机的进气的压力的检测装置，以及控制所述辅助燃料喷射装置的控制单元，并且所述控制单元基于起动所述内燃机时的所述转速和所述压力判断是否允许所述辅助燃料的喷射，并且如果判断允许所述喷射，所述控制单元使得所述辅助燃料从所述辅助燃料喷射阀喷射一预定时间段。
10.一种用于内燃机用辅助燃料喷射装置的控制装置，其特征在于所述内燃机用辅助燃料喷射装置包括由壁面分隔开的多个稳压罐，用于在所述稳压罐的连通和非连通之间切换的阀，以及用于沿与所述稳压罐内的进气流方向相反的方向喷射辅助燃料的辅助燃料喷射阀；所述阀具有用于闭合设置在所述壁面内的稳压罐的开口连通部的板面和用于转动所述板面的转轴，所述辅助燃料喷射阀具有用于朝向所述阀的所述板面和朝向所述壁面喷射所述辅助燃料的喷射孔，所述控制装置包括检测每单位时间供应给所述内燃机的进气量的检测装置，和控制所述辅助燃料喷射装置的控制单元，并且所述控制单元基于起动所述内燃机时的每单位时间进气量判断是否允许所述辅助燃料的喷射，并且如果判断允许所述喷射，所述控制单元使得所述辅助燃料从所述辅助燃料喷射阀喷射一预定时间段。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于如果在所述辅助燃料的喷射之后满足一预定条件，则即使在所述预定时间段期间，所述控制单元也停止所述辅助燃料的喷射。
12.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于所述条件指起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
13.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于所述条件指基于所述内燃机的所述转速判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
14.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于所述条件指基于供应给所述内燃机的进气的所述压力判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
15.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于所述条件指基于每单位时间供应给所述内燃机的进气量判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的控制装置，其特征在于所述控制装置输出控制信号给控制燃料喷射阀的控制装置，使得用于从所述辅助燃料喷射阀供应给燃烧室的所述辅助燃料到达所述燃烧室的正时与利用给所述内燃机的所述燃烧室喷射燃料的所述燃料喷射阀的燃料喷射正时同步。
17.一种用于内燃机用辅助燃料喷射装置的控制装置，其特征在于所述内燃机用辅助燃料喷射装置包括由壁面分隔开的多个稳压罐，用于在所述稳压罐的连通和非连通之间切换的阀，以及用于沿与所述稳压罐内的进气流方向相反的方向喷射辅助燃料的辅助燃料喷射阀；所述阀具有用于闭合设置在所述壁面内的稳压罐的开口连通部的板面和用于转动所述板面的转轴，所述辅助燃料喷射阀具有用于朝向所述阀的所述板面和朝向所述壁面喷射所述辅助燃料的喷射孔，所述控制装置包括检测所述内燃机的转速的转速检测装置，检测供应给所述内燃机的进气的压力的歧管压力检测装置，以及控制所述辅助燃料喷射装置的电子控制单元，并且所述电子控制单元基于起动所述内燃机时的所述转速和所述压力判断是否允许所述辅助燃料的喷射，并且如果判断允许所述喷射，所述电子控制单元使得所述辅助燃料从所述辅助燃料喷射阀喷射一预定时间段。
18.一种用于内燃机用辅助燃料喷射装置的控制装置，其特征在于所述内燃机用辅助燃料喷射装置包括由壁面分隔开的多个稳压罐，用于在所述稳压罐的连通和非连通之间切换的阀，以及用于沿与所述稳压罐内的进气流方向相反的方向喷射辅助燃料的辅助燃料喷射阀；所述阀具有用于闭合设置在所述壁面内的稳压罐的开口连通部的板面和用于转动所述板面的转轴，所述辅助燃料喷射阀具有用于朝向所述阀的所述板面和朝向所述壁面喷射所述辅助燃料的喷射孔，所述控制装置包括检测每单位时间供应给所述内燃机的进气量的进气量检测装置，和控制所述辅助燃料喷射装置的电子控制单元，并且所述电子控制单元基于起动所述内燃机时的每单位时间进气量判断是否允许所述辅助燃料的喷射，并且如果判断允许所述喷射，所述电子控制单元使得所述辅助燃料从所述辅助燃料喷射阀喷射一预定时间段。
19.根据权利要求18所述的控制装置，其特征在于如果在所述辅助燃料的喷射之后满足一预定条件，则即使在所述预定时间段期间，所述电子控制单元也停止所述辅助燃料的喷射。
20.根据权利要求19所述的控制装置，其特征在于所述条件指起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
21.根据权利要求19所述的控制装置，其特征在于所述条件指基于所述内燃机的所述转速判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
22.根据权利要求19所述的控制装置，其特征在于所述条件指基于供应给所述内燃机的进气的所述压力判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
23.根据权利要求19所述的控制装置，其特征在于所述条件指基于每单位时间供应给所述内燃机的进气量判断的起动所述内燃机的操作已经完成的条件。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的控制装置，其特征在于所述控制装置输出控制信号给控制燃料喷射阀的控制装置，使得用于从所述辅助燃料喷射阀供应给燃烧室的所述辅助燃料到达所述燃烧室的正时与利用给所述内燃机的所述燃烧室喷射燃料的所述燃料喷射阀的燃料喷射正时同步。
全文摘要
本发明涉及内燃机辅助燃料喷射装置及辅助燃料喷射装置用控制装置。辅助燃料喷射装置包括两个由壁面分隔开的稳压罐，用于在两个稳压罐的连通和非连通之间切换的蝶形阀，以及用于沿与稳压罐内的进气流方向相反的方向喷射辅助燃料的一个辅助燃料喷射阀。蝶形阀具有用于闭合设置在稳压罐的壁面内的开口的阀板面和用于转动板面的转轴。辅助燃料喷射阀具有两个相互连通且用于朝向蝶形阀的阀板面和朝向稳压罐的壁面喷射辅助燃料的喷射孔。
文档编号F02N99/00GK1637253SQ20041009708
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月21日 优先权日2003年12月22日
发明者森胜之, 中岛树志, 大谷元希 申请人:丰田自动车株式会社