内燃机的燃料喷射控制装置以及燃料喷射控制方法

专利名称：内燃机的燃料喷射控制装置以及燃料喷射控制方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法。
背景技术：
通常，内燃机可配备有联接至共轨的燃料喷射阀，并且在发动机的压縮冲程中执 行预喷射，随后在活塞靠近压縮冲程的上止点时执行主喷射。 然而，当执行预喷射时，燃料喷射阀中的燃料压力脉动。所以有一段短暂时期燃料 喷射阀的燃料压力会偏离正常的燃料压力。如果此时执行主喷射，那么在主喷射期间实际 喷射的燃料量可能会偏离正常的燃料量。 另一方面，根据预喷射和主喷射之间的间隔确定通过主喷射实际喷射的燃料量相 对于正常燃料量的误差。也就是，可以预先获取作为间隔的函数的误差。从而，一些内燃机 设计成计算预喷射和主喷射之间的间隔，根据算出的间隔计算主燃料喷射量中的误差，以 及根据算出的误差修正主燃料喷射量(参见日本专利申请公开No. 2005-240755 (JP-A-200 5-240755))。 在上述内燃机中，由目标预喷射时刻与目标主喷射时刻的差计算间隔。然而，实际 的主喷射时刻或实际的预喷射时刻可能并不总是与相应的目标时刻一致。因此，可以理解 实际的间隔可能和算出的间隔不同。另一方面，因为主喷射的燃料喷射量中的误差起因于 燃料喷射阀中的燃料压力脉动，所以即使间隔稍微发生变化误差也可能大幅度发生变化。 因此，在上述内燃机中，要准确地算出主喷射的燃料喷射量中的误差是很困难的，因而要使 主喷射期间的实际燃料喷射量保持等于正常量很可能是很困难的。

发明内容
本发明提供一种燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法，其能够可靠地使在先燃 料喷射完成之后的随后燃料喷射的燃料喷射量保持为等于正常量。 根据本发明的第一个方面，提供一种内燃机的燃料喷射控制装置，所述内燃机配 备有燃料喷射阀，所述燃料喷射阀联接至共轨并设计成以一间隔顺序地多次执行燃料喷 射。在该燃料喷射控制装置中，在先燃料喷射和随后燃料喷射之间的间隔设定为使得在零 梯度时刻执行所述随后燃料喷射，所述零梯度时刻为当所述燃料喷射阀中的燃料压力响应 于燃料喷射而脉动时，在所述在先燃料喷射完成之后所述燃料喷射阀中的燃料压力的梯度 大约等于零的时刻。 根据本发明的第二个方面，提供一种内燃机的燃料喷射控制方法，所述内燃机配 备有燃料喷射阀，所述燃料喷射阀联接至共轨并设计成以一间隔顺序地多次执行燃料喷 射。在该燃料喷射控制方法中，在先燃料喷射和随后燃料喷射之间的间隔设定为使得在零 梯度时刻执行所述随后燃料喷射，所述零梯度时刻为当所述燃料喷射阀中的燃料压力响应 于燃料喷射而脉动时，在所述在先燃料喷射完成之后所述燃料喷射阀中的燃料压力的梯度 大约等于零的时刻。
根据如上所述的燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法，在先燃料喷射和随后燃 料喷射之间的间隔设定为使得在零梯度时刻执行所述随后燃料喷射，所述零梯度时刻为当 所述燃料喷射阀中的燃料压力响应于燃料喷射而脉动时，在所述在先燃料喷射完成之后所 述燃料喷射阀中的燃料压力的梯度大约等于零的时刻。从而，能够减小用于随后燃料喷射 的燃料喷射量的偏差中产生的差量(dispersion)。因此，能够使用于随后燃料喷射的燃料 喷射量可靠地保持为等于正常量。 在所述燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法中，所述间隔也可设定为使得当在 所述在先燃料喷射之后所述零梯度时刻多次出现时，在第一次出现的所述零梯度时刻执行 所述随后燃料喷射。 在所述燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法中，所述在先燃料喷射可设定为预 喷射，所述随后燃料喷射可设定为主喷射。活着，所述在先燃料喷射以及所述随后燃料喷射 可设定为预喷射，并且在所述随后燃料喷射之后可设定主喷射。 在所述燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法中，还优选的是，当在所述在先燃 料喷射之后所述零梯度时刻多次出现的情况下需要改变所述间隔时，以阶跃式的方式改变 所述间隔，使得在所述在先燃料喷射完成之后出现的另一个不同的零梯度时刻执行所述随 后燃料喷射。 在所述燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法中，还优选的是，当在需要执行所 述在先燃料喷射的时刻被设定为从需要执行所述随后燃料喷射的时刻提前所述间隔的时 刻的情况下，需要将所述间隔从短间隔延长到长间隔时，随时间减少用于在先燃料喷射的 燃料喷射量，同时保持所述间隔等于短间隔，然后当用于所述在先燃料喷射的燃料喷射量 减小至预定的下限时，将所述间隔延长至所述长间隔。 根据如上所述的燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法，可以根据内燃机上的负
荷将所述间隔縮短或延长而设定为理想时间。因此，减少了燃烧室排出的HC量和烟量。 在所述燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法中，所述间隔可设定为使得当所述
燃料喷射阀中的燃料压力在零梯度时刻高于预设值时，执行所述随后燃料喷射。 在所述燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法中，所述在先燃料喷射可设定为主
喷射，所述随后燃料喷射可设定为后喷射。 根据如上所述的燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法，所述间隔设定为使得当 所述燃料喷射阀中的燃料压力在零梯度时刻高于预设值时，执行所述随后燃料喷射。从而， 可提高例如后喷射的所述随后燃料喷射的喷射率。因此，大量的燃料可喷入燃烧室，并且可 以减少排出的烟量。 还优选的是，预先获取对于在所述零梯度时刻的所述随后燃料喷射而言实际燃料 喷射量与正常燃料喷射量的偏差，并存储所述偏差，并且基于所述偏差修正所述随后燃料 喷射的燃料喷射期。 根据如上所述的燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法，基于对于所述零梯度时
刻的所述随后燃料喷射而言实际燃料喷射量与正常燃料喷射量的偏差修正所述随后燃料
喷射的燃料喷射期。因此，可更准确地设定所述随后燃料喷射的燃料喷射期。 在所述燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法中，还优选的是，预先获取对于在
所述零梯度时刻的所述随后燃料喷射而言实际燃料喷射量与正常燃料喷射量的偏差，并存储所述偏差，并且将所述间隔设定为使得所述偏差落在预设的容许范围内。 根据如上所述的燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法，所述间隔设定为使得对
于所述随后燃料喷射而言实际燃料喷射量与正常燃料喷射量的偏差落在预定的容许范围
内。从而，可减小所述随后燃料喷射期间的偏差。因此，即使在省掉了进行修正的麻烦时也
能确保所述随后燃料喷射的燃料喷射期的准确性。 如上所述，根据上述燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法，能够将在先燃料喷 射完成之后的随后燃料喷射的燃料喷射量保持为正常量。


结合附图，通过阅读以下本发明优选实施例的详细说明，可以更好地理解本发明 的特征、优点以及技术和工业意义，其中图1为内燃机的整体示意图；图2为燃料喷射阀 的局部放大横截面图；图3为根据本发明第一个实施例的燃料喷射阀的针阀升程量的时刻 图；图4为总燃料喷射量Qt的脉谱图(map);图5为主喷射的开始时间tsm的脉谱图；图6 为间隔dti的脉谱图；图7为预燃料喷射量Qp的脉谱图；图8为目标燃料压力PfT的脉谱 图；图9为主燃料喷射量偏差dQm和间隔的dti之间的关系曲线图；图10为与图9类似的 示出了零梯度时刻的曲线图；图11为解释在零梯度时刻的主燃料喷射量偏差dQmM的曲线 图；图12为在零梯度时刻的主燃料喷射量偏差dQmM的脉谱图；图13A和13B为解释本发明 第一个实施例的曲线图；图14为执行根据说明本发明第一个实施例的燃料喷射控制程序 的流程图；图15为与图9类似的用于解释本发明第二个实施例的曲线图；图16为根据本发 明第三个实施例的燃料喷射阀的针阀升程量的时刻图；图17为间隔dtia的脉谱图；图18 为后燃料喷射量偏差dQa和间隔dtia之间的关系曲线图；图19为在零梯度时刻的后燃料 喷射量偏差dQaM的脉谱图；图20为执行根据本发明第三个实施例的后喷射控制的流程图； 图21为根据本发明第四个实施例的燃料喷射阀的针阀升程量的时刻图；图22A和22B分别 为第一间隔dtil和第二间隔dti2的脉谱图；图23A和23B分别为第一预燃料喷射量Qpl 和第二预燃料喷射量Qp2的脉谱图；图24为第一间隔dtil和第二间隔dti2中的变化曲线 图；图25A、25B和25C为与图21类似的示出了第一间隔dtil和第二间隔dti2中的变化的 时刻图；图26为第一设定量Qtl和第二设定量Qt2的曲线图；图27为在零梯度时刻的主燃 料喷射量偏差dQmM的脉谱图；图28为执行根据本发明第四个实施例的燃料喷射控制程序 的流程图；图29A、29B、29C、29D和29E为解释本发明第五个实施例的燃料喷射阀的针阀升 程量的时刻图；以及图30为执行根据本发明第五个实施例的喷射模式控制程序的流程图。
具体实施例方式
在下面的说明和附图中，将参考实施例对本发明进行更详细地描述。
图1示出了本发明应用于压縮点火式内燃机的情况。本发明也能够应用于汽油发动机。 参考图1，分别用附图标记1、2、3、4和5表示发动机、各个气缸的燃烧室、将燃料喷 入各个燃烧室的电子控制的燃料喷射阀、进气歧管和排气歧管。进气歧管4通过进气管6 联接至排气涡轮增压器7的压縮机7c的出口，压縮机7c的入口通过空气流量计8联接至 空气滤清器9。进气管6内设置有电子控制的节气门10，并且进气管6周围设置有用于冷
6却流过进气管6的进入空气的冷却装置11。排气歧管5联接至排气涡轮增压器7的排气涡 轮机7t的入口，排气涡轮机7t的出口联接至废气后处理装置20。 排气歧管5和进气歧管4通过废气再循环(以下称为EGR)通道12互相联接，在 EGR通道12内设置有电子控制的EGR控制阀13。 EGR通道12周围设置有用于冷却流过EGR 通道12的EGR气体的冷却装置14。各个燃料喷射阀3通过燃料供给管15联接至共轨16， 所述共轨16通过排出量可变的电子控制的燃料泵17联接至燃料箱18。燃料箱18内的燃 料通过燃料泵17供给到共轨16内，供给到共轨16内的燃料通过各个燃料供给管15供给 至燃料喷射阀3。共轨16安装有用于检测共轨16内的燃料压力Pf的燃料压力传感器19， 燃料泵17的排出量被控制成使得共轨16内的燃料压力Pf与目标燃料压力PfT —致。
废气后处理装置20配备有通过排气管21联接至排气涡轮机7t出口的催化转换 器22，催化转化器22联接至排气管23。催化转换器22内设置有由例如颗粒过滤器携带的 催化剂24。排气管23安装有用于检测催化剂转换器22排出的废气的温度的温度传感器 25。催化转换器22排出的废气的温度代表催化剂24的温度。 电子控制单元40由数字计算机组成，配备有通过双向总线41互相连接的只读存 储器(R0M)42、随机存储器(RAM)43、微处理器(CPU)44、输入端口 45以及输出端口 46。空 气流量计8产生与进气量成比例的输出电压，所述输出电压通过AD转换器47中相应的一 个输入至输入端口 45。温度传感器25的输出信号通过AD转换器47中相应的一个输入至 输入端口 45。用于产生与加速踏板49的下降量L成比例的输出电压的负荷传感器50连接 至加速踏板49，负荷传感器50的输出电压通过AD转换器47中相应的一个输入至输入端 口45。加速踏板49的下降量L代表所要求的负荷。此外，用于在曲轴每旋转例如30。时 产生输出脉冲的曲柄角传感器51连接至输入端口 45。输出端口 46分别通过相应的驱动电 路48联接至燃料喷射阀3、节气门10的驱动装置、EGR控制阀13以及燃料泵17。
参考图2，燃料喷射阀3包括具有喷射孔3a的壳体3b和可滑动地容纳在壳体3b 内的针阀3c。壳体3b的内周面和针阀3c的外周面之间形成燃料通道3d，所述燃料通道3d 通过燃料供给管15联接至共轨16。当诸如电磁线圈的致动器(未示出)被施以电压时，针 阀3c移动远离壳体3b的内周面，并且喷射孔3a与燃料通道3b连通。即燃料喷射阀3打 开，因此燃料通道3d内的燃料通过喷射孔3a喷射。当致动器断电时，针阀3c被比如压縮 弹簧(未示出)推向壳体3b的内周面。然后，当针阀3c坐靠在壳体3b的内周面上时，将 喷射孔3a与燃料通道3d切断。即燃料喷射阀3关闭，因此停止燃料喷射。
在本发明的第一个实施例中，如图3所示，在压縮上止点附近执行主喷射M，并且 在主喷射M之前在压縮冲程中执行一次预喷射P。参考图3，概略说明诸如喷射开始时刻、 喷射终止时刻以及喷射期的喷射参数的设定方法。 也就是，首先计算每燃烧周期中各燃料喷射阀3要供给至各个气缸2的总燃料喷 射量Qt (mm3)。所述总燃料喷射量Qt作为机械运行状态例如所要求的负荷L和发动机转速 Ne的函数，以图4所示的脉谱图形式预先存储在R0M 42内。然后计算主喷射M的开始时刻 tsm。这个开始时刻tsm作为机械运行状态例如总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数， 以图5所示的脉谱图形式预先存储在ROM 42内。 然后，计算主喷射M的开始时刻t sm和预喷射P的终止时刻t印之间的间隔 dti (ms)。所述间隔dti作为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数，以图6所示的脉谱
7图形式也预先存储在ROM 42内。 然后，计算预喷射P的终止时刻t印(t印=tsm-dti)。随后计算预喷射P的燃料 喷射期dtp(ms)。预喷射P的燃料喷射期dtp是喷射预喷射燃料喷射量Qp(mmVst)的燃料 所需要的时间量，这个预燃料喷射量Qp作为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数，以 图7所示的脉谱图形式预先存储在R0M 42内。然后，计算预喷射P的开始时刻tsp(tsp二 t印-dtp)。 然后，计算主喷射M的燃料喷射期dtm。主喷射M的燃料喷射期dtm是在燃料压力 Pf等于目标燃料压力PfT时喷射主燃料喷射量Qm(mmVst)的燃料所需要的时间量。随后， 计算主喷射M的终止时刻tem(tem = tsm+dtm)。燃料压力Pf的目标压力PfT作为机械运 行状态例如所要求的负荷L和发动机转速Ne的函数，以图8所示的脉谱图形式预先存储在 匪42内。 如上所述，当燃料喷射阀3喷射燃料时，燃料喷射阀3的燃料通道3d(图2)内产 生燃料压力脉动。即，当针阀3c坐靠在壳体3d的内周面上以终止燃料喷射时，燃料通道3d 内产生压力波。这些压力波通过燃料供给管15(图1)的内部以往复的方式移动到共轨16 并从共轨16移动，因此燃料喷射阀3中的燃料压力就会产生脉动。结果，在执行预喷射P 之后，存在着燃料喷射阀3中的燃料压力偏离目标燃料压力PfT的时刻。如果此时执行主 喷射，那么通过主喷射实际喷射的燃料量会偏离正常的燃料喷射量Qm。
图9示出了在主喷射M期间的实际燃料喷射量与正常主燃料喷射量Qm的主燃料 喷射量偏差dQm是如何随着间隔dti的变化(即预喷射P之后的主喷射M的开始时刻改 变)。在图9中，实线、虚线以及长短交替的点划线分别表示燃料压力Pf和预燃料喷射量 Qp假定为不同值的情况。 从图9可以得知，当间隔dti合适地变化时，主燃料喷射量偏差dQm基本上在零周 围脉动。如图9所示，主燃料喷射量偏差dQm的波形根据共轨16内的燃料压力Pf和预燃 料喷射量Qp而不同。然而，主燃料喷射量偏差dQm的脉动周期由压力波的往返距离和为压 力波行进速度的传播速度决定。因此，当借助如图9所示的代表间隔dti或者时间的横坐 标轴来表达主燃料喷射量偏差dQm时，主燃料喷射量偏差dQm的波形的波谷和波峰的位置 基本保持不变，不因燃料压力Pf和预燃料喷射量Qp而发生变化。 在这里应当注意到，主燃料喷射量偏差dQm取决于预喷射P之后的燃料喷射阀3 中的燃料压力，因此代表燃料喷射阀3中的燃料压力。从而，图9中的主燃料喷射量偏差 dQm的变化代表燃料喷射阀3中的燃料压力随着预喷射P之后流逝的时间的变化。
在图10中，箭头分别表示主燃料喷射量偏差dQm的梯度大约为零时(即零梯度时 刻，该零梯度时刻为预喷射P之后燃料喷射阀3中的燃料压力的梯度大约等于零的时刻) 的间隔dti的值。从图10中得知，预喷射P之后多次出现零梯度时刻。
在本发明的第一个实施例中，间隔dti设定为使得在零梯度时刻例如在预喷射之 后第一次出现的零梯度时刻tzsa(参考图10)开始主喷射M。如上所述，在这种情况下的间 隔dti作为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数，以图6所示的脉谱图形式预先存储 在ROM 42内。 然而，如果间隔dti设定成使得在零梯度时刻开始主喷射，那么实际的主燃料喷 射量偏离正常主燃料量在零梯度时刻的主燃料喷射量偏差dQmM，如图11所示。
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因此，在本发明的第一个实施例中，预先获取在零梯度时刻tzsa的主燃料喷射量 偏差dQmM，并存储所述主燃料喷射量偏差dQmM，并且利用所述主燃料喷射量偏差dQmM修正 主燃料喷射量Qm。即通过从总燃料喷射量Qt减去预燃料喷射量Qp而获得的结果中，再减去 在零梯度时刻tzsa的主燃料喷射量偏差dQmM来计算主燃料喷射量Qm(Qm = Qt-Qp-dQmM)。 主燃料喷射期dtm为喷射所述被修正的主燃料喷射量Qm所需要的时间。在零梯度时刻tzsa 的主燃料喷射量偏差dQmM作为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数，以图12所示的 脉谱图形式预先存储在ROM 42内。主燃料喷射量偏差dQm或者dQmM取决于共轨16内的 燃料压力Pf和预喷射量Qp，共轨16内的燃料压力Pf和预喷射量Qp分别取决于总燃料喷 射量Qt和发动机转速Ne。因此，可将主燃料喷射量偏差dQm或者dQmM表达为总燃料喷射 量Qt和发动机转速Ne的函数。 在这个方面，如果间隔dti设定为使得主燃料喷射量偏差dQm大约等于零，那么似 乎是主燃料喷射量偏差dQm可基本保持为等于零。然而，如图13B所示，燃料喷射阀3等的 尺寸差量同样也会产生间隔dti的差量vdti。也就是间隔dti在差量vdti的范围内波动。 结果，如图13B所示，当间隔dti'设定为使得主燃料喷射量偏差dQm大约等于零时，主燃料 喷射量偏差dQm可能产生大幅度差量vdQm'。这意味着要可靠地修正主燃料量Qm是很困难 的。 相比之下，在本发明的第一个实施例中，间隔dti设定为使得主燃料喷射量偏差 dQm的梯度大约等于零。因此，能够使主燃料喷射量偏差dQm的差量vdQm保持为较小，如图 13A所示。因此，能够可靠地修正主燃料喷射量Qm。即能够可靠地使实际的主燃料喷射量 与正常的燃料量一致。 因此， 一般来说，在设计成以一间隔顺序地多次执行燃料喷射的内燃机中，在先燃 料喷射和随后燃料喷射之间的间隔可设定为使得在零梯度时刻执行随后燃料喷射，所述零 梯度时刻为在先燃料喷射之后燃料喷射阀3中的燃料压力的梯度大约等于零的时刻。预先 获取在零梯度时刻执行随后燃料喷射时实际的燃料喷射量与正常的燃料喷射量的偏差，并 存储所述偏差，基于存储的偏差修正随后燃料喷射的燃料喷射期。 在这种情况下，在先燃料喷射和随后燃料喷射可由多种类型的燃料喷射构成。例 如，如果多次执行预喷射，那么可由连续的两轮预喷射构成在先燃料喷射和随后燃料喷射。 或者，还可以由预混合用的早于预喷射P执行的燃料喷射、降低噪音用的晚于预喷射P且在 主喷射M之前执行的燃料喷射、减少烟量用的在主喷射M之后执行的后喷射、或者控制废气 后处理用的在主喷射M之后执行的后喷射，多轮分开的主喷射M中的每个喷射等构成在先 燃料喷射和随后燃料喷射。 图14示出了执行根据本发明第一个实施例的燃料喷射控制的程序。这个程序以 一定的时间间隔中断地执行。 参考图14，首先在步骤100中，从图4的脉谱图中计算总燃料喷射量Qt。接下来 在步骤101中，从图5的脉谱图中计算主喷射M的开始时刻tsm。接下来在步骤102中，从 图6的脉谱图中计算间隔dti。接下来在步骤103中，计算预喷射P的终止时刻t印(t印= tsm-dti)。接下来在步骤104中，从图7的脉谱图中计算预燃料喷射量Qp。接下来在步骤 105中，基于预燃料喷射量Qp计算预喷射P的燃料喷射期dtp。接下来在步骤106中，计算 预喷射P的开始时刻tsp(tsp = t印-dtp)，接下来在步骤107中，从图12的脉谱图中计算根据间隔dti确定的零梯度时刻tzsa的主燃料喷射量偏差dQmM。接下来在步骤108中，计 算主燃料喷射量Qm(Qm = Qt-Qp-dQmM)。接下来在步骤109中，基于所述主燃料喷射量Qm 计算主喷射M的燃料喷射期dtm。接下来在步骤110中，计算主喷射M的终止时刻tem(tem =tsm+dtm)。接下来在步骤111中，根据计算出的喷射参数喷射燃料。
下面说明本发明的第二个实施例。在图15中，各个箭头表示在预喷射P之后的零 梯度时刻，主燃料喷射量偏差dQm在该零梯度时刻处于预定的容许范围AL内。在这种情况 下，容许范围AL可设定为从-a到+a(a为小的恒定值)。在本发明的第二个实施例中， 间隔dti设定为使得在如上所述的主燃料喷射量偏差dQm处于预定的容许范围AL内的零 梯度时刻执行主喷射M。采用这种方式，减小了在零梯度时刻的主燃料喷射量偏差dQmM，因 此可省去对主燃料喷射量Qm的修正。 本发明第二个实施例的结构和运行的其它细节与本发明的第一个实施例相同，所 以以下不再描述。 下面说明本发明的第三个实施例。在本发明的第三个实施例中，如图16所示，在 压縮上止点附近执行主喷射M，在主喷射M之后在膨胀冲程期间执行后喷射A。也就是，首 先执行主喷射M然后执行后喷射A。在本发明的第三个实施例中也可执行预喷射。
在压縮上止点附近执行主喷射M，在主喷射M之前在压縮冲程期间执行预喷射P， 在主喷射M之后在膨胀冲程期间执行后喷射A。也就是，首先执行预喷射P，然后分别执行 主喷射M和后喷射A。 预喷射P和主喷射M的喷射参数的设定采用和本发明的第一个实施例中相同的方 式。同时，后喷射A的喷射参数设定如下。 也就是，在设定了预喷射P和主喷射M的喷射参数之后，首先计算主喷射M的终止 时刻tem和后喷射A的开始时刻tsa之间的间隔dtia。这个间隔作为总燃料喷射量Qt和 发动机转速Ne的函数以图17所示的脉谱图形式预先存储在R0M 42内。然后计算后喷射 A的开始时刻tsa(tsa = tem+dtia)。计算后喷射A的终止时刻tea (tea = tsa+dta)。应 当注意到，dta表示后喷射A的燃料喷射期，例如喷射恒定的后燃料喷射量Qa所需要的燃 料喷射时间。后燃料喷射量Qa也可根据例如发动机运行状态而变化。
在前述本发明第一个实施例的情况下，当执行主喷射M时，燃料喷射阀3中的燃料 压力脉动。结果，如图18所示，作为通过后喷射A喷射的实际燃料量与正常的后燃料喷射 量Qa的偏差的后燃料喷射量偏差dQa根据间隔dtia的变化而脉动。 图18中的箭头表示零梯度时刻tzsx，换句话说，是在主喷射M之后的零梯度时刻 之一，后燃料喷射量偏差dQa在该零梯度时刻tzsx超过预设量dQal。从而，在本发明的第 三个实施例中，间隔dtia设定为使得在如上所述的后燃料喷射量偏差dQa大于设定值dQal 的零梯度时刻tzsx执行后喷射A。 从上述说明得知，后燃料喷射量偏差dQa表示在主喷射M之后燃料喷射阀3中的 燃料压力。因此，在本发明的第三个实施例中，间隔dtia设定为使得当燃料喷射阀3中的 燃料压力超过预设的压力时执行后喷射A。采用这种方式可提高后喷射A的喷射率。从而， 可将大的后燃料喷射量Qa的燃料喷射到燃烧室内。因此可靠地减小烟量。此外，预喷射P 和主喷射M的喷射压力不会升高。因此不会增大燃烧噪音的水平。 此外，在本发明的第三个实施例中，在零梯度时刻tzsx的后燃料喷射量偏差dQaM作为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数以图19所示的脉谱图形式预先存储在ROM 42内。利用存储的偏差dQaM修正后燃料喷射量Qa(Qa = Qa-dQaM)。 图20示出了执行根据本发明第三个实施例的后喷射控制的程序。这个程序以预 定的间隔周期地执行。 参考图20，首先在步骤150中，从图17的脉谱图中计算间隔dtia。接下来在步骤 151中，计算后喷射A的开始时刻tsa(tsa = tem+dtia)。接下来在步骤152中，从图19的 脉谱图中计算在零梯度时刻tzsx的后燃料喷射量偏差dQaM。接下来在步骤153中，计算 后燃料喷射量Qa(Qa = Qa-dQaM)。接下来在步骤154中，计算后喷射A的燃料喷射期dta。 接下来在步骤155中，计算后喷射A的终止时刻tea (tea = tsa+dta)。接下来在步骤156 中，利用计算出的喷射参数执行所述后喷射。 本发明第三个实施例的结构和运行的其它细节与本发明的第一个实施例相同，所 以以下不再描述。 下面说明本发明的第四个实施例。在本发明的第四个实施例中，如图21所示，在 压縮上止点附近执行主喷射M，在主喷射M之前在膨胀冲程期间执行两次预喷射P。也就 是，首先执行第一预喷射Pl，接着再执行第二预喷射P2，然后执行主喷射M。同样在本发明 的第四个实施例中也可执行后喷射。 在这种情况下，首先从图4的脉谱图中计算总燃料喷射量Qt。从图5的脉谱图中 计算主喷射M的开始时刻tsm。 然后，计算主喷射M的开始时刻tsm和第二预喷射P2的终止时刻t印2之间的第 二间隔dti2。所述第二间隔dti2作为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数以图22B 所示的脉谱图形式预先存储在ROM 42内。随后计算第二预喷射P2的终止时刻t印2(t印2 =tsm-dti2)。然后计算第二预喷射P2的燃料喷射期dtp2。第二预喷射P2的燃料喷射期 dtp2是喷射第二预燃料喷射量Qp2的燃料所需要的时间量。所述第二预燃料喷射量Qp2作 为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数以图23B所示的脉谱图形式预先存储在R0M42 内。然后，计算第二预喷射P2的开始时刻tsp2 (tsp2 = t印2-dtp2)。 然后计算第二预喷射P2的开始时刻tsp2和第一预喷射Pl的终止时刻t印l之间 的第一间隔dtil。所述第一间隔dtil作为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数以图 22A所示的脉谱图形式存储在R0M 42内。随后，计算第一预喷射Pl的终止时间t印l (t印l =tsp2-dtil)。然后计算第一预喷射P1的燃料喷射期dtpl。第一预喷射P1的燃料喷射期 dtpl是喷射第一预燃料喷射量Qpl的燃料所需要的时间量。所述第一预燃料喷射量Qpl作 为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数以图23A所示的脉谱图形式预先存储在R0M42 内。然后，计算第一预喷射Pl的开始时刻tspl (tspl = t印l-dtpl)。 然后，计算主喷射M的燃料喷射期dtm，并且计算主喷射M的终止时刻tem(tem = tsm+dtm)。 在本发明上述实施例的情况下，当执行第一预喷射Pl时，燃料喷射阀3中的燃料 压力脉动，当执行第二预喷射P2时，燃料喷射阀3中的燃料压力脉动。在本发明的第四个 实施例中，第一间隔dtil设定为使得在第一预喷射Pl之后在零梯度时刻开始第二预喷射 P2，第二间隔dti2设定为使得在第二预喷射P2完成之后在零梯度时刻开始主喷射M。
此外，在本发明的第四个实施例中，根据发动机运行状态在第一间隔dtil和第二
11间隔dti2之间进行切换。 也就是，如图24所示，如果总燃料喷射量Qt少于预先确定的第一设定值Qtl，就将 第一间隔dtil设定为短的第一间隔dtilS，如果总燃料喷射量Qt等于或多于第一设定量 Qtl，就将第一间隔dtil设定为长的第一间隔dtilL( > dtilS)。如果总燃料喷射量Qt少 于预先确定的第二设定量Qt2( > Qtl)，就将第二间隔dti2设定为短的第二间隔dti2S，如 果总燃料喷射量Qt等于或多于第二设定量Qt2，就将第二间隔dti2设定为长的第二间隔 dti2L( > dti2S)。因此，第一间隔dtil和第二间隔dti2以阶跃式的方式改变。
也就是，如果总燃料喷射量Qt少于预先确定的第一设定值Qtl，就将第一间隔 dtil设定为短的第一间隔dtilS，将第二间隔dti2设定为短的第二间隔dti2S，如图25A所 示。然而，如果总燃料喷射量Qt等于或多于第一设定量Qtl且少于第二设定量Qt2，就将第 一间隔dtil设定为长的第一间隔dtilL，将第二间隔dti2设定为短的第二间隔dti2S，如 图25B所示。如果总燃料喷射量Qt等于多于第二预定量Qt2，就将第一间隔dtil设定为长 的第一间隔dtilL，将第二间隔dti2设定为长的第二间隔dti2L，如图25C所示。
因此，例如如果总燃料喷射量Qt增大超过第一设定量Qtl，那么第一间隔dtil阶 跃地从短的第一间隔dtilS延长到长的第一间隔dtilL，在这种情况下第二间隔dti2保持 为短的第二间隔dti2S，如图25A和25B所示。如果总燃料喷射量Qt增大超过第二设定量 Qt2，那么第二间隔dti2阶跃地从短的第二间隔dti2S延长到长的第二间隔dti2L，在这种 情况下第一间隔dtil保持为长的第一间隔dtilL，如图25B和25C所示。第一设定量Qtl 和第二设定量Qt2作为发动机转速Ne的函数以图26所示的脉谱图形式预先存储在ROM 42 内。 在这种情况下，短的第一间隔dtilS由例如确保在第一预喷射Pl之后第一次出现 的零梯度时刻开始第二预喷射P2的第一间隔dtil构成，长的第一间隔dtilL由例如确保 在第一预喷射Pl之后出现的第三次零梯度时刻开始第二预喷射P2的第一间隔dtil构成。 同样，短的第二间隔dti2S由例如确保在第二预喷射P2之后第一次出现的零梯度时刻开始 主喷射M的第二间隔dti2构成，长的第二间隔dti2L由例如确保在第二预喷射P2之后出 现的第三次零梯度时刻开始主喷射M的第二间隔dti2构成。 如上所述，在本发明的第四个实施例中，当总燃料喷射量Qt少并且发动机上的负
荷低时，第一间隔dtil和第二间隔dti2设定得比较短。因此减少了从燃烧室排出的HC量，
也降低了燃烧噪音的水平。相反，当总燃料喷射量Qt多并且发动机上的负荷高时，第一间
隔dtil和第二间隔dti2设定得比较长。因此减少了从燃烧室排出的烟量。 因此，一般来说，如果需要改变在先燃料喷射和随后燃料喷射之间的间隔，那么就
以阶跃式的方式改变间隔，使得在所述在先燃料喷射之后在另一个零梯度时刻执行随后燃
料喷射。 在本发明的第四个实施例中，在根据第二间隔dti2确定的零梯度时刻的主燃料 喷射量偏差dQmM作为总燃料喷射量Qt和发动机转速Ne的函数以图27所示的脉谱图形式 预先存储在ROM 42内。通过这个偏差dQmM修正主燃料喷射量Qm (Qm = Qt-Qpl-Qp2-dQmM)。
图28示出了执行根据本发明第四个实施例的燃料喷射控制的程序。所述程序以 预定的间隔周期地执行。 参考图28，首先在步骤200中，从图4的脉谱图中计算总燃料喷射量Qt。接下来在步骤201中，从图5的脉谱图中计算主喷射M的开始时刻tsm。接下来在步骤202中，从图 22B的脉谱图中计算第二间隔dti2。接下来在步骤203中，计算第二预喷射P2的终止时刻 t印2(t印2 = tsm-dti2)。接下来在步骤204中，从图23B的脉谱图中计算第二预燃料喷射 量Qp2。接下来在步骤205中，基于第二预燃料喷射量Qp2计算第二预喷射P2的燃料喷射 期dtp2。接下来在步骤206中，计算第二预喷射P2的开始时刻tsp2 (tsp2 = t印2-dtp2)。 接下来在步骤207中，从图22A的脉谱图中计算第一间隔dtil。接下来在步骤208中，计 算第一预喷射P1的终止时刻t印l(t印l = tsp2-dtil)。接下来在步骤209中，从图23A 的脉谱图中计算第一预燃料喷射量Qpl。接下来在步骤210中，基于第一预燃料喷射量Qpl 计算第一预喷射P1的燃料喷射期dtpl。接下来在步骤211中，计算第一预喷射P1的开始 时刻tspl(tspl = tepl-dtpl)。接下来在步骤212中，从图27的脉谱图中计算在根据第 二间隔dti2确定的零梯度时刻的主燃料喷射量偏差dQmM。接下来在步骤213中，计算主 燃料喷射量Qm(Qm = Qt-Qpl-Qp2-dQmM)。接下来在步骤214中，基于所述主燃料喷射量Qm 计算主喷射M的燃料喷射期dtm。接下来在步骤215中，计算主喷射M的终止时刻tem(tem =tsm+dtm)。接下来在步骤216中，利用计算出的喷射参数执行燃料喷射。
在本发明的第四个实施例中，没有修正第二预燃料喷射量Qp2。然而，因为通过第 二预喷射P2喷射的实际燃料量可能偏离正常的第二预燃料喷射量Qp2，称为第二预燃料喷 射量偏差dQp2，所以可以预先获取在根据第一间隔dtil确定的零梯度时刻的第二预燃料 喷射量偏差dQp2，并存储该第二预燃料喷射量偏差dQ2，并且基于所述第二预燃料喷射量 偏差dQp2修正第二预燃料喷射量Qp2。 本发明第四个实施例的结构和运行的其它细节与本发明的第一个实施例相同，所 以以下不再描述。 下面说明本发明的第五个实施例。与上述本发明的第四个实施例相同，在本发明 的第五个实施例中，在总燃料喷射量Qt少于第一设定量Qtl的稳定状态下，第一间隔dtil 设定为短的第一间隔dtilS，第二间隔dti2设定为短的第二间隔dti2S，如图29A所示。在 总燃料喷射量Qt等于或多于第一设定量Qtl且少于第二设定量Qt2的稳定状态下，第一间 隔dtil设定为长的第一间隔dtilL，第二间隔dti2设定为短的第二间隔dti2S，如图29C 所示。此外，在总燃料喷射量Qt等于或多于第二设定量Qt2的稳定状态下，第一间隔dtil 设定为长的第一间隔dtilL，第二间隔dti2设定为长的第二间隔dti2L，如图29E所示。在 下面的说明中，这些喷射模式中每个都被称为稳定状态喷射模式。 然而，当第一间隔dtil响应于总燃料喷射量Qt增大超过第一设定量Qtl而阶跃 地改变时，执行第一预喷射P1的时刻将发生大幅度变化。因此，发动机的扭矩输出可能会 急剧脉动，即扭矩冲击。当第二间隔dti2响应于总燃料喷射量Qt增大超过第二设定量Qt2 而阶跃地增大时也是一样的。 因此，在本发明的第五个实施例中，当改变第一间隔dtil和第二间隔dti2时，临 时实施过渡喷射模式，由此抑制扭矩冲击。 也就是，如果第一间隔dtil响应于总燃料喷射量Qt增大超过第一设定量Qtl而 从短的第一间隔dtilS(参见图29A)增大至长的第一间隔dtilL(参见图29C)，那么在保持 第一间隔dtil的同时随时间而减少第一预燃料喷射量Qpl，如图29B所示。因此，可以在第 一预喷射P1之前执行第一附加燃料喷射AP1。在这种情况下，从第一附加燃料喷射API终止到第一预喷射P1开始的间隔dti即l设定为使得在第一附加燃料喷射AP1完成之后出现的零梯度时刻开始第一预喷射Pl。在这种情况下，零梯度时刻选择为使得执行第一附加燃料喷射API的时刻尽可能靠近当第一间隔dtil设定为长的第一间隔dtilL时执行第一预喷射P1的时刻。 然后，当第一预燃料喷射量Qpl减少至预定的下限例如减少到大约等于零时，第一附加燃料喷射API停止，并且第一间隔dtil延长至长的第一间隔dtilL(参见图29C)。也就是，从过渡喷射模式返回到稳定状态喷射模式。 同样，如果第二间隔dti2响应于总燃料喷射量Qt增大超过第二设定量Qt2而从短的第二间隔dti2S(参见图29C)增大到长的第二间隔dti2L(参见图29E)，那么在保持第二间隔dti2的同时随时间而减少用于第二预燃料喷射量Qp2，如图29D所示。因此，在第一预喷射Pl之后且第二预喷射P2之前执行第二附加燃料喷射AP2。在这种情况下，第二附加燃料喷射AP2终止到第二预喷射P2开始之间的间隔dti即2设定为使得在第二附加燃料喷射AP2完成之后出现的零梯度时刻开始第二预喷射P2。在这种情况下，零梯度时刻选择成使得执行第二附加燃料喷射AP2的时刻尽可能靠近在第二间隔dti2设定为长的第二间隔dti2L时执行第二预喷射P2的时刻。此外，第一预喷射Pl终止到第二附加燃料喷射AP2开始之间的间隔设定为第一间隔dtil。 然后，如果第二预燃料喷射量Qp2减少至预定的下限，那么第二附加燃料喷射AP2停止，并且第二间隔dti2延长至长的第二间隔dti2L(参见图29E)。也就是，返回到稳定状态喷射模式。 在本发明的第五个实施例中，第一附加燃料喷射AP1和第二附加燃料喷射AP2的燃料喷射量保持不变。然而，基于例如发动机运行状态或第一预燃料喷射量Qpl以及发动机运行状态和第二预燃料喷射量Qp2也可分别改变第一附加燃料喷射以及第二附加燃料喷射的燃料喷射量。 因此，如果需要执行在先燃料喷射的时刻设定为从需要执行随后燃料喷射的时刻提前所述间隔的时刻，并且需要将所述间隔从短间隔延长至长间隔，那么随时间减少用于在先燃料喷射的燃料喷射量，同时保持间隔等于短间隔。然后，当在先燃料喷射的燃料喷射量减少至预定的下限时，将间隔延长至长间隔。 本发明的第五个实施例还能够应用于在先燃料喷射由主喷射M构成以及随后燃
料喷射由后喷射A构成的情况(参见图16)。在这种情况下，需要执行随后燃料喷射的时刻
设定为从需要执行在先燃料喷射的时刻延迟所述间隔的时刻。如果需要将间隔从短间隔延
长至长间隔，那么随时间减少用于随后燃料喷射的燃料喷射量，同时保持间隔等于短间隔。
然后，当随后燃料喷射的燃料喷射量减少至下限时，将间隔延长至长间隔。 图30示出了用于执行根据本发明第五个实施例的喷射模式控制的程序。所述程
序以预定的间隔周期地执行。 参考图30，首先在步骤300中，确定是否需要改变第一间隔dtil或者第二间隔dti2。如果确定需要改变第一间隔dtil或者dti2，那么在步骤301中实施过渡喷射模式。然后在步骤302中实施稳定状态喷射模式。另一方面，如果确定不需要改变第一间隔dtil或者第二间隔dti2，那么程序行进至步骤302，实施稳定状态喷射模式。
本发明第五个实施例的结构和运行的其它细节与本发明的第四个实施例相同，因此以下不再描述c
权利要求
一种用于内燃机的燃料喷射控制装置，所述内燃机配备有燃料喷射阀，所述燃料喷射阀联接至共轨并设计成以一间隔顺序地多次执行燃料喷射，其特征在于，包括控制器，所述控制器设定在先燃料喷射和随后燃料喷射之间的间隔，使得在零梯度时刻执行所述随后燃料喷射，所述零梯度时刻为当所述燃料喷射阀中的燃料压力响应于所述燃料喷射而脉动时，在所述在先燃料喷射完成之后所述燃料喷射阀中的所述燃料压力的梯度大约等于零的时刻。
2. 根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制器将所述间隔设 定为使得当在所述在先燃料喷射之后所述零梯度时刻多次出现时，在第一次出现的所述零 梯度时刻执行所述随后燃料喷射。
3. 根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制器将所述在先燃 料喷射和所述随后燃料喷射分别设定为预喷射和主喷射。
4. 根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制器将所述在先燃 料喷射和所述随后燃料喷射设定为预喷射，并且在所述随后燃料喷射之后进一步设定主喷 射。
5. 根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，当在所述在先燃料喷射之 后所述零梯度时刻多次出现的情况下需要改变所述间隔时，所述控制器以阶跃式的方式改 变所述间隔，使得在所述在先燃料喷射完成之后出现的另一个不同的零梯度时刻执行所述 随后燃料喷射。
6. 根据权利要求5所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，当在需要执行所述在先燃 料喷射的时刻被设定为从需要执行所述随后燃料喷射的时刻提前所述间隔的时刻的情况 下，需要将所述间隔从短间隔延长到长间隔时，所述控制器随时间减少用于在所述先燃料 喷射的燃料喷射量，同时保持所述间隔等于所述短间隔，然后当用于所述在先燃料喷射的 燃料喷射量减小至预定的下限时，将所述间隔延长至所述长间隔。
7. 根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制器将所述间隔设 定为使得当所述燃料喷射阀中的所述燃料压力在所述零梯度时刻高于预设值时，执行所述 随后燃料喷射。
8. 根据权利要求7所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制器将所述在先燃 料喷射和所述随后燃料喷射分别设定为主喷射和后喷射。
9. 根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制器预先获取对于 在所述零梯度时刻的所述随后燃料喷射而言实际燃料喷射量与正常燃料喷射量的偏差，并 存储所述偏差，所述控制器基于所述偏差修正所述随后燃料喷射的燃料喷射期。
10. 根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制器预先获取对于 在所述零梯度时刻的所述随后燃料喷射而言实际燃料喷射量与正常燃料喷射量的偏差，并 存储所述偏差，所述控制器将所述间隔设定为使得所述偏差落在预设的容许范围内。
11. 一种用于内燃机的燃料喷射控制方法，所述内燃机配备有燃料喷射阀，所述燃料喷 射阀联接至共轨并设计成以一间隔顺序地多次执行燃料喷射，所述燃料喷射控制方法的特 征在于包括设定在先燃料喷射和随后燃料喷射之间的间隔，使得在零梯度时刻执行所述随后燃料 喷射，所述零梯度时刻为当所述燃料喷射阀中的燃料压力响应于所述燃料喷射而脉动时，在所述在先燃料喷射完成之所述燃料喷射阀中的所述燃料压力的梯度后大约等于零的时 刻。
12. 根据权利要求11所述的燃料喷射控制方法，其特征在于，将所述间隔设定为使得 当在所述在先燃料喷射之后所述零梯度时刻多次出现时，在第一次出现的所述零梯度时刻 执行所述随后燃料喷射。
13. 根据权利要求11所述的燃料喷射控制方法，其特征在于，将所述在先燃料喷射和 所述随后燃料喷射分别设定为预喷射和主喷射。
14. 根据权利要求11所述的燃料喷射控制方法，其特征在于，将所述在先燃料喷射和 所述随后燃料喷射设定为预喷射，并且在所述随后燃料喷射之后进一步设定主喷射。
15. 根据权利要求11所述的燃料喷射控制方法，其特征在于，还包括 当在所述在先燃料喷射之后所述零梯度时刻多次出现的情况下需要改变所述间隔时，以阶跃式的方式改变所述间隔，使得在所述在先燃料喷射完成之后的另一个不同的零梯度 时刻执行所述随后燃料喷射。
16. 根据权利要求15所述的燃料喷射控制方法，其特征在于，还包括 当在需要执行所述在先燃料喷射的时刻被设定为从需要执行所述随后燃料喷射的时刻提前所述间隔的时刻的情况下，需要将所述间隔从短间隔延长到长间隔时，随时间减少 用于所述在先燃料喷射的燃料喷射量，同时保持所述间隔等于所述短间隔；以及然后当用于所述在先燃料喷射的燃料喷射量减小至预定的下限时，将所述间隔延长至 所述长间隔。
17. 根据权利要求11所述的燃料喷射控制方法，其特征在于，将所述间隔设定为使得 当所述燃料喷射阀中的所述燃料压力在零梯度时刻高于预设值时，执行所述随后燃料喷 射。
18. 根据权利要求17所述的燃料喷射控制方法，其特征在于，将所述在先燃料喷射和 所述随后燃料喷射分别设定为主喷射和后喷射。
19. 根据权利要求11所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，还包括 预先获取对于所述零梯度时刻的所述随后燃料喷射而言实际燃料喷射量与正常燃料喷射量的偏差，并存储所述偏差；以及基于所述偏差修正所述随后燃料喷射的燃料喷射期。
20. 根据权利要求11所述的燃料喷射控制方法，其特征在于，还包括 预先获取对于所述零梯度时刻的所述随后燃料喷射而言实际燃料喷射量与正常燃料喷射量的偏差，并存储所述偏差；以及将所述间隔设定为使得所述偏差落在预设的容许范围内。
全文摘要
本发明提供联接至共轨(16)的燃料喷射阀(3)。当执行燃料喷射时，燃料喷射阀(3)中的燃料压力脉动。预喷射和主喷射之间的间隔设定为使得在零梯度时刻执行主喷射，所述零梯度时刻为在所述在先燃料喷射之后所述燃料喷射阀中的燃料压力的梯度大约等于零的时刻。由于执行上述控制的内燃机的燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法，所以能够可靠地将在先燃料喷射完成之后的随后燃料喷射的燃料喷射量保持为等于正常量。
文档编号F02D41/34GK101790632SQ200880002719
公开日2010年7月28日 申请日期2008年7月18日 优先权日2007年7月19日
发明者大木久, 小山崇, 山田贵文, 藤原清, 金子智洋 申请人:丰田自动车株式会社