用于内燃机的点火正时控制装置的制作方法

专利名称：用于内燃机的点火正时控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的点火正时控制装置，尤其是涉及包括用于将燃料喷入气 缸的缸内喷射器和用于将燃料喷入进气歧管或者进气口的进气口喷射器的所谓双喷射型 内燃机的点火正时控制装置。
背景技术：
所谓双喷射型内燃机从日本专利早期公开No. 2001-020837中公知。该内燃机包 括用于将燃料喷入气缸的缸内喷射器和用于将燃料喷入进气歧管或者进气口的进气口喷 射器。根据运转状态，在这些喷射器之间进行切换使用以例如在低负荷运转区域获得分层 进气燃烧，而在高负荷运转区域获得均勻燃烧，或者在同时使用这些喷射器时改变这些喷 射器之间的燃料喷射比例以获得均质稀薄燃烧和均质按化学计量燃烧，由此提高燃料经济 性和输出特性。一般而言，对于燃料喷射型的内燃机，为了允许根据运转状态进行合适的燃烧，通 过将对应于发动机状态的各种修正提前值(或延迟值)加上根据运转状态预先设定并存储 在例如图表中的基本点火正时值，来确定最终点火正时。基于所确定的最终点火正时，进行 点火运转。关于前述的双喷射型内燃机，因为喷射方式的不同，即，取决于喷射方式是燃料从 缸内喷射器喷射的方式还是燃料从进气口喷射器喷射的方式，燃烧室中空燃混合物的温度 和燃料的混合状态会变化。所造成的问题是如果简单地基于根据运转状态设定的点火正 时值进行点火运转，则点火正时是不合适的。例如，当燃料从缸内喷射器喷射时，与燃料从进气口喷射器喷射的情况相比，燃料 在燃烧室内的分布可能是不均勻的。如果空燃混合物在燃料分布不均勻的状态下点火，则 在低燃料浓度部分中燃烧缓慢地进行，因而，空燃混合物的燃烧速率趋于变慢。即使燃料分 布不均勻，所喷射的燃料的潜热使得气缸内空燃混合物的温度降低，这导致了低的燃烧速 率。因而，由于空燃混合物的燃烧速率依燃料喷射方式是缸内喷射器的燃料喷射还是进气 口喷射器的燃料喷射而变化，点火正时必须适当地设定。否则，会发生诸如爆震的异常燃 烧，或者输出动力不足。进一步，在喷射方式从缸内喷射器的喷射或者从进气口喷射器的喷射切换或者这 些喷射器之间的喷射比例变化的过渡运转状态下，与在正常状态下相比，喷射方式或者喷 射比例的变化会导致不同的进气口壁温和不同的气缸内壁温度以及附在进气口壁、气缸内 壁和活塞顶壁上的不同的燃料量。因而，燃烧室内的空燃混合物的温度和燃料混合状态会 改变。在这样的状态中，如果点火正时设定成在稳定状态下确定的点火正时，则因为不同于 合适值的点火正时，例如会由于过度提前而发生爆震或者由于过度延迟而发生输出动力不足。

发明内容
鉴于上述传统问题，本发明的目的是提供一种用于内燃机的点火正时控制装置， 该内燃机包括缸内喷射器和进气口喷射器，且可以降低例如由于过度提前而发生爆震和由 于过度延迟而发生输出动力不足的可能性。在实现以上目的的本发明的一个方面中，用于包括缸内喷射器和进气口喷射器的 内燃机的点火正时控制装置包括合适点火正时设定单元，其用于根据从缸内喷射器喷射的 燃料喷射比例和从进气口喷射器喷射的燃料喷射比例来设定合适的点火正时。此处，优选地，至少基于在从缸内喷射器喷射的燃料喷射比例超过50%因而喷射 主要是直接喷射的情况下的基本点火正时值，和在从进气口喷射器喷射的燃料喷射比例超 过50%因而喷射主要是进气口喷射的情况下的基本点火正时值，合适点火正时设定单元根 据当前运转状态下的燃料喷射比例来设定合适的点火正时。优选地，当燃料喷射比例发生变化时，合适点火正时设定单元选择变化之前的合 适点火正时值和变化之后的合适点火正时值中在延迟侧上的一个，并在变化之后的至少预 定的期间中将点火正时设定为所选择的点火正时值。优选地，当燃料喷射比例发生变化使得从缸内喷射器喷射的燃料喷射比例高于从 进气口喷射器喷射的燃料喷射比例时，在所述预定期间已经经过之后，合适点火正时设定 单元通过以预定的速率向与变化之后的燃料喷射比例相关的合适点火正时值提前点火正 时来设定所述点火正时。优选地，当燃料喷射比例发生变化使得从缸内喷射器喷射的燃料喷射比例低于从 进气口喷射器喷射的燃料喷射比例时，合适点火正时设定单元通过使点火正时最多延迟预 定的延迟限制量，并且之后通过以预定的速率向与变化之后的燃料喷射比例相关的合适点 火正时值延迟点火正时来设定所述点火正时。优选地，当喷射比例变化发生使得从缸内喷射器喷射的燃料喷射比例高于从进气 口喷射器喷射的燃料喷射比例时，合适点火正时设定单元将点火正时设定为相对于与变化 之后的燃料喷射比例相关的合适点火正时值延迟预定延迟限制量的点火正时，此后通过以 预定的速率向与变化之后的燃料喷射比例相关的合适点火正时值提前所述点火正时来设 定所述点火正时。关于本发明的一个方面中的用于内燃机的点火正时控制装置，对于包括缸内喷射 器和进气口喷射器的内燃机，合适点火正时设定单元根据从缸内喷射器的喷射和从进气口 喷射器的喷射之间的燃料喷射比例来设定合适的点火正时，因而进行点火。因而，即使在燃 烧室中空燃混合物的温度和燃料混合状态由于喷射方式和燃料喷射比例的不同而变化，也 可以基于设定为与运转状态相关的合适点火正时的点火正时值来进行点火运转。因而，降 低了由于过度提前而发生爆震和由于过度延迟而发生动力输出不足的可能性。此处，根据这样的方式其中至少基于在从缸内喷射器喷射的燃料喷射比例超过 50%因而喷射主要是直接喷射的情况下的基本点火正时值，和在从进气口喷射器喷射的燃 料喷射比例超过50%因而喷射主要是进气口喷射的情况下的基本点火正时值，合适点火正 时设定单元根据当前运转状态下的燃料喷射比例来设定合适的点火正时值，存储在存储器
4中的数据的数量能够得到降低，因而能够应用较小容量的存储器。根据这样的方式其中当燃料喷射比例发生变化时，合适点火正时设定单元选择 变化之前的合适点火正时值和变化之后的合适点火正时值中在延迟侧上的一个，并在变化 之后的至少预定的期间上将点火正时设定为所选择的点火正时值，能够确定地防止爆震的 发生，并且输出动力没有过大的变化，防止了转矩冲击。根据这样的方式其中当燃料喷射比例发生变化使得从缸内喷射器喷射的燃料喷 射比例高于从进气口喷射器喷射的燃料喷射比例时，在所述预定期间已经经过之后，合适 点火正时设定单元通过以预定的速率向与变化之后的燃料喷射比例相关的合适点火正时 值提前所述点火正时来设定点火正时，没有输出动力的过大变化，防止了转矩冲击。进一步，根据这样的方式其中当燃料喷射比例发生变化使得从缸内喷射器喷射 的燃料喷射比例低于从进气口喷射器喷射的燃料喷射比例时，合适点火正时设定单元通过 使点火正时最多延迟预定的延迟限制量，并且之后以预定的速率向与变化之后的燃料喷射 比例相关的合适点火正时值延迟点火正时来设定所述点火正时，没有输出动力的过大变 化，防止了转矩冲击。而且，根据这样的方式其中当燃料喷射比例发生变化使得从缸内喷射器喷射的 燃料喷射比例高于从进气口喷射器喷射的燃料喷射比例时，合适点火正时设定单元将点火 正时设定为相对于与变化之后的燃料喷射比例相关的合适点火正时值延迟预定延迟限制 量的点火正时，并且之后通过以预定的速率向与变化之后的燃料喷射比例相关的合适点火 正时值提前点火正时来设定所述点火正时，以如上所述的方式，没有输出动力的过大变化， 防止了转矩冲击。


图1示意性示出根据本发明用于双喷射型内燃机的点火正时控制装置的结构。图2是图1中示出的发动机的侧剖视图。图3是示出根据本发明应用到其中的发动机的运转区域或者条件设定的燃烧方 式与缸内喷射器和进气口喷射器之间的燃料喷射比例之间关系示例的曲线图。图4是示出根据本发明一个实施例的示例性点火正时控制程序的流程图。图5是存储与用在本发明实施例中的喷射方式相关的基本点火正时值的图表示 例，其中(A)表示与100%直接喷射的喷射方式A相关的基本图表A、(B)表示与100%进气 口喷射的喷射方式B相关的基本图表B。图6是示出根据本发明实施例的第一修改的示例性点火正时控制程序的流程图。图7是示出根据本发明的第一修改，当喷射方式变化时在点火正时控制下如何改 变点火正时的正时图。图8是示出根据本发明实施例的第二修改的示例性点火正时控制程序的流程图。图9是示出根据本发明的第二修改，当喷射方式变化时在点火正时控制下如何改 变点火正时的正时图。图10是示出根据本发明实施例的第三修改的示例性点火正时控制程序的流程 图。图11是示出根据本发明的第三修改，当喷射方式变化时在点火正时控制下如何改变点火正时的正时图。
具体实施例方式以下将参照附图描述本发明的实施例。参照图1，图1示意性示出本发明的点火正时控制装置应用到其中的双喷射型内 燃机的结构，发动机1包括四个气缸la。气缸Ia通过相应的进气歧管2分别连接到共用 稳压箱3。稳压箱3通过进气管4连接到空气流量计4a，空气流量计4a连接到空气净化器 5。在进气管4内，设置由步进电动机6驱动的节流阀7。该节流阀7基本上根据加速器踏 板10的下压而开启/关闭进气管4。气缸Ia连接到共用排气歧管8，该排气歧管8连接到 三元催化转换器9。用于将燃料喷入气缸的缸内喷射器11以及用于将燃料喷入进气口或者进气歧管 的进气口喷射器12附装到每一个气缸la。这些喷射器11、12每一个由电子控制单元30的 输出信号控制。缸内喷射器11连接到共用燃料输送管13，燃料输送管13通过允许向燃料 输送管13流动的止回阀14连接到发动机驱动的高压燃料泵15。如在图1中所示，高压燃料泵15的排出侧通过电磁溢流阀15a连接到高压燃料泵 15的吸入侧。随着该电子溢流阀15a的开度变小，从高压燃料泵15供应到燃料输送管13 的燃料量增加。当电磁溢流阀15a全开时，从高压燃料泵15到燃料输送管13的燃料供应 停止。此处，基于电子控制单元30的输出信号控制电磁溢流阀15a。进气口喷射器12连接到共用燃料输送管16，燃料输送管16和高压燃料泵15通过 共用燃料压力调节器17连接到电动机驱动式低压燃料泵18。进一步，低压燃料泵18通过 燃料滤清器19连接到燃料箱20。当从低压燃料泵18排出的燃料压力变得高于预先确定 的设定燃料压力时，燃料压力调节器17使从低压燃料泵18排出的燃料的一部分回流到燃 料箱20。以此方式，防止供应到进气口喷射器12的燃料压力和供应到高压燃料泵15的燃 料压力变得高于上述设定燃料压力。而且，如在图1中所示，开/闭阀21设置在高压燃料 泵15和燃料压力调节器17之间。在正常状态下，开/闭阀21开启。开/闭阀21关闭以 停止从低压燃料泵18到高压燃料泵15的燃料供应。基于电子控制单元30的输出信号控 制开/闭阀21的开启/关闭。图2示出气缸Ia的侧剖视图。参照图2，气缸Ia包括气缸体61、具有顶面(在其 上形成凹部62a)的活塞62、紧固在气缸体61上的气缸盖63、在活塞62和气缸盖63之间 形成的燃烧室64、进气阀65、排气阀66、进气口 67、排气口 68、火花塞69和点火器70。进 气口 67形成为允许空气流入燃烧室64以产生绕气缸轴线的漩涡。凹部62a从缸内喷射器 11所在的活塞62的周边部延伸到活塞62的中部，并且还在火花塞69下方向上延伸。发动 机速度传感器46产生表示作为发动机输出轴的曲轴的转角并且因而表示发动机速度(即， 发动机rpm)的输出脉冲。电子控制单元30由数字计算机构成，并且包括彼此通过双向总线31连接的 ROM (只读存储器)32、RAM (随机存取存储器)33和CPU (微处理器)34、以及输入端口 35和 输出端口 36。空气流量计4a产生与进气量成比例的输出电压，空气流量计4a的输出电压 通过AD转换器37输入到输入端口 35。产生与发动机冷却剂温度成比例的输出电压的水温 传感器38附装到发动机1，水温传感器38的输出电压通过AD转换器39输入到输入端口35。产生与燃料输送管13内的燃料压力成比例的输出电压的燃料压力传感器40附装到燃 料输送管13，燃料压力传感器40的输出电压通过AD转换器41输入到输入端口 35。产生 与排气中的氧浓度成比例的输出电压的空/燃比传感器42附装到位于催化转换器9上游 的排气歧管8，空/燃比传感器42的输出电压通过AD转换器43输入到输入端口 35。加速器踏板10连接到产生与加速器踏板10的下压程度成比例的输出电压的加速 器下压程度传感器44，该加速器下压程度传感器44的输出电压通过AD转换器45输入到输 入端口 35。产生表示发动机速度的输出脉冲的发动机速度传感器46连接输入端口 35。基 于从加速器下压程度传感器44或者空气流量计4a获得的发动机负荷因子和从发动机速度 传感器46获得的发动机速度，下述的根据运转状态设定的基本燃料喷射量和点火正时值 以及例如基于发动机冷却剂温度的修正值制成图表，并且预先存储在电子控制单元30的 ROM 32 中。电子控制单元30的输出端口 36通过相应的驱动电路47例如连接到步进电动机 6、各缸内喷射器11、各进气口喷射器12和火花塞69的点火器70。在本实施例的发动机1中，例如，根据如图3所示的运转区域或者条件图表设定燃 烧方式或者喷射方式，并且分别确定从缸内喷射器11和进气口喷射器12喷射的比例α和 β。此处，燃料喷射比例α表示从缸内喷射器11喷射的燃料量占总燃料喷射量的比例， 而燃料喷射比例β表示从进气口喷射器12喷射的燃料量占总燃料喷射量的比例。此处， α + β =100%。在图3中，直接喷射100%表示仅仅从缸内喷射器11喷射的比例α设定 为100% (BP, β =0%)的区域。同时，直接喷射0%表示仅仅从进气口喷射器12喷射的 比例β设定为100% (即，α = 0% )的区域。而且，直接喷射40-80%意思是α设定为 40-80%, β设定为60-20%，然而喷射比例α和β值可以根据所使用的发动机1所需的 运转条件适当地改变。电子控制单元30执行包括燃料喷射控制和点火正时控制的各种控制操作。参照 图4所示的流程图，描述根据本发明实施例用于点火正时的合适点火正时设定程序。例如 每次曲柄角前进预定角度时执行合适点火正时设定程序。在步骤S401，读取从发动机速度 传感器46的测量结果计算的发动机速度和基于由加速器下压程度传感器44检测的加速 器下压程度得到的发动机负荷因子来作为表示发动机1的运转状态的参数。接着，在步骤 S402,从预先存储在电子控制单元30的存储器中的关于喷射方式A的基本图表A中，获得 在前述运转状态中的基本点火正时值。进一步，在步骤S403，从预先存储在电子控制单元 30的存储器中的关于喷射方式B的基本图表B中，获得在前述运转状态中的基本点火正时 值。在本实施例中，喷射方式A对应于缸内喷射器11的喷射比例(即，燃料喷射比例 α)等于100% (α = 100% )(以下还称为“ 100%直接喷射”)的情况，喷射方式B对应于 进气口喷射器12的喷射比例等于100% (β = 100% )(以下还称为“100%进气口喷射”) 的情况。分别与喷射方式A和喷射方式B相关联的基本图表A和基本图表B的每一个是如 图5中的(A)和(B)所示具有表示负荷因子的竖轴和表示发动机速度的水平轴的二维图 表，并且与运转状态相关的每个基本点火正时值被储存。更具体地，在基本图表A中，存储 100%直接喷射的基本点火正时值Dij的数据，并且在基本图B中，存储100%进气口喷射的 基本点火正时值Pij的数据。此处，基本点火正时值Dij和Pij每一个由相对于上止点的
7曲柄角表不。在上述步骤S402和S403之后，程序进行到步骤S404，其中从图3所示的图表中， 基于在步骤S401中读取的发动机速度和发动机负荷因子获得在当前运转状态下的燃料喷 射比例α和/或β。接着，在步骤S405，从上述的基本图表A和基本图表B，与当前运转状 态下的燃料喷射比例α和/或β相关的合适点火正时值(D+P)ij通过在图中设定的基本 点火正时值Dij和Pij的插值来获得。因而，在电子控制单元30中，执行上述步骤S401到S405的功能元件对应于用于 设定与缸内喷射器11的喷射和进气口喷射器12的喷射之间的燃料喷射比例相关的合适点 火正时的合适点火正时设定装置。代替用在上述实施例中的100%直接喷射的基本图表A和100%进气口喷射的基 本图表B，可以使用基本图表Al和基本图表B2。基本图表Al存储喷射主要是直接喷射的 情况(具体地从缸内喷射器11喷射的燃料喷射比例α超过50% )下的基本点火正时值。 基本图表Β2存储喷射主要是进气口喷射的情况(具体地，从进气口喷射器12喷射的燃料 喷射比例超过50%)下的基本点火正时值。或者，可以用基本图表A和基本图表Β2的组合 或者基本图表Al和基本图表B的组合通过插值来确定与当前运转状态下的燃料喷射比例 α和/或β相关的合适点火正时值。以此方式，存储在存储器32中的数据数量能够得到 减少，使得能够将使用小容量的存储器。此处，合适点火正时是指当发动机1以预定的燃料喷射比例(包括α = 0或β =0的情况)运转时进行有利的点火和燃烧的点火正时。点火正时的具体值依所应用的发 动机而不同。例如基于公知的发动机1的冷却剂温度和空燃比控制可以对合适点火正时进 行各种修正，因而，设定最终点火正时，并且允许进行点火。由于这样的修正是公知的，此处 就不给出其详细的描述。因而，在本实施例中，即使在燃烧室64中的空燃混合物的温度和燃料的混合状态 由于燃料喷射比例的不同而变化，也允许基于被设定为与该运转状态相关的合适点火正时 处的点火正时值进行燃烧。因而，能够减小由于过度提前而发生爆震和由于过度延迟而发 生输出动力不足的可能性。参照图6中的流程图，描述本发明实施例的第一修改。第一修改应用到喷射方 式根据发动机1的运转状态变化而变化的情况(例如，100%直接喷射的喷射方式A变至 100%进气口喷射的喷射方式B或者相反)，或者应用到喷射方式是Α+Β且一定喷射比例 α (此处，从以上可见β = 100-α，因而在此处仅仅使用从缸内喷射器11喷射的燃料喷射 比例α)变至另一个燃料喷射比例α的情况。控制开始，在步骤S601中，在上述实施例中的图4的流程图中所示的合适点火正 时设定程序之后，与燃料喷射比例相关的合适点火正时值计算为与用于计算点火正时的燃 料喷射比例α 相关的合适点火正时值SA2。在下面的步骤S602中，判定当前运转状态下 的燃料喷射比例α是否不等于在步骤S601中用于计算点火正时的燃料喷射比例α 1。即， 当它们彼此不相等，并且回答为“是”时，判定运转状态发生变化，即，运转状态处于过渡状 态，然后程序进行到步骤S603。相反，当它们彼此相等，并且回答为“否”时，判定运转状态处于运转状态没有变化 的正常状态，然后程序进行到步骤S611，其中确定最终点火正时值是与用于计算点火正时的燃料喷射比例α 相关的合适点火正时值SA2，然后程序结束。此处，用于计算点火正时 的燃料喷射比例α 1是用于计算点火正时的临时喷射比例，并且使用该临时喷射比例，直 到在预定的延迟之后点火正时被修正至目标点火正时。当点火正时接近目标点火正时，α 1 设定为α ( α 1 = α )。在运转状态处于过渡状态时执行的步骤S603中，确定与当前运转状态下的燃料 喷射比例α相关的合适点火正时值SA1。在下面的步骤S604中，在与当前运转状态下的燃 料喷射比例α相关的合适点火正时值SAl和与用于计算点火正时的燃料喷射比例α 相 关的合适点火正时值SA2之间进行比较，以判断点火正时值中哪一个在延迟侧。相比较于与当前运转状态下的燃料喷射比例α相关的合适点火正时值SA1，当与 用于计算点火正时的燃料喷射比例α 1相关的合适点火正时值SA2处于延迟侧时，程序进 行到步骤S605，在步骤S605中判断点火正时调整计数器(fixing counter)的计数值是否 超过预定的设定值。当燃料喷射比例如上所述变化时，点火正时调整计数器用于选择变化之前的合适 点火正时值和变化之后的合适点火正时值中在延迟侧上的一个点火正时值，并且在变化之 后的至少预定的期间中，将点火正时设定为所选择的点火正时值。作为计数器的设定值，可 以使用与引起进行十至二十次之间的任何次数点火相对应的预定期间或经过的时间段。在步骤S605中，当确定计数值没有超过预定设定值时，程序进行到步骤S613，其 中点火正时调整计数器的值进行计数，程序进行到S611。在步骤S611，如上所述，最终点火 正时值设定为与用于计算点火正时的燃料喷射比例α 1相关的合适点火正时值SA2，然后 该程序结束。相反，当在步骤S604中确定相比较于与当前运转状态下的燃料喷射比例α相关 的合适点火正时值SA1，与用于计算点火正时的燃料喷射比例α 1相关的合适点火正时值 SA2位于提前侧时，换言之，相比较于与用于计算点火正时的燃料喷射比例α 1相关的合适 点火正时值SA2，当与当前运转状态下的燃料喷射比例α相关的合适点火正时值SAl在延 迟侧时，即回答为“否”时，程序进行到步骤S612。在步骤S612中，使得当前运转状态下的 燃料喷射比例α等于用于计算点火正时的燃料喷射比例α 。接着在步骤S614，最终点火 正时值设定为与当前运转状态下的燃料喷射比例α相关的合适点火正时值SAl。然后程序 结束。在上述步骤S605中，当确定计数值超过预定设定值时，即从燃料喷射比例变化时 起已经经过预定的期间时，程序进行到步骤S606以执行点火正时的设定程序，此时，在燃 料喷射比例改变之后，将点火正时向与当前燃料喷射比例α相关的合适点火正时值SAl提 前。具体地，在步骤S606，用于计算点火正时的燃料喷射比例α 由下面的公式确定用于计算点火正时的燃料喷射比例α 1 =用于计算点火正时的燃料喷射比例 α 1+(当前运转状态下的燃料喷射比例α _用于计算点火正时的燃料喷射比例α 1) X因子该因子可以是常数值、根据发动机冷却剂温度变化的二次曲线值或者与进气量成 比例的线性值。在随后的步骤S607中，在以预定的速率将点火正时向与当前燃料喷射比例α相 关的合适点火正时值SAl提前时，进行用于结束设定点火正时的程序的判断。具体地，判断 当前燃料喷射比例α和用于计算点火正时的燃料喷射比例α 之间的差的绝对值是否小
9于预定值。当差的绝对值不小于预定值时，即当回答是“否”时，程序进行到步骤S610，其中 确定与用于计算点火正时的燃料喷射比例α 相关的合适点火正时值SA2。然后程序进行 到步骤S611，其中该合适点火正时值SA2如上所述设定为最终点火正时。然而，当在步骤S607中确定当前燃料喷射比例α和用于计算点火正时的燃料喷 射比例α 1之间的差的绝对值小于预定值时，即回答为“是”时，程序进行到步骤S608，其中 使当前燃料喷射比例α和用于计算点火正时的燃料喷射比例α 1彼此相等，用于在以预定 的速率将点火正时向与当前燃料喷射比例α相关的合适点火正时值SAl提前的同时，结束 设定点火正时的程序。然后，在步骤S609，点火正时调整计数器的计数值清零。在执行步骤S609之后的步骤S610和S611中，代替在图6中所示和在以上描述的 合适点火正时值SA2，计算被设定为最终点火正时值的与当前燃料喷射比例α相关的合适 点火正时值SA1。注意，尽管不同地表示点火正时，但是它们被认为是实质相同的点火正时 值。为了根据上述的图6中的流程图的控制程序易于理解本实施例的第一修改，参照 图7的正时图描述随着喷射方式根据发动机1的运转状态的变化而改变时，点火正时如何 在其控制下变化。在图7中，左半部示出在时刻tl从100%进气口喷射(燃料喷射比例α 为0)的喷射方式B切换至100%直接喷射的喷射方式A以及在时刻t2从喷射方式A切换 到100%进气口喷射的喷射方式B的示例。在图7中，右半部示出在时刻t3从喷射比例 α L(喷射方式(Α+Β)的较低直接喷射比例的情况)切换到另一个燃料喷射比例α U(具有 较高的直接喷射比例)然后在时刻t4返回到燃料喷射比例α L的示例。例 如，当燃料喷射比例α在时刻tl从0%变至100%时，在该变化后至少预定的 期间(t5-tl)中，在该变化之前的合适点火正时值SA2被选择为相对于该变化之后的合适 点火正时SAl处于延迟侧上的点火正时值，所选择的点火正时值SA2设定为最终点火正时 值。因而，能够确定地防止由于过度提前而发生爆震。相反，例如，当燃料喷射比例α在时刻t2从100%变至0%时，变化之后的合适点 火正时值SA2被选择为相对于变化之前的合适点火正时值SAl处于延迟侧上的点火正时 值，所选择的点火正时值SA2设定为最终点火正时值。在这情况下，选择了延迟侧的点火正 时值SA2，因而避免输出动力的过度变化因而防止了转矩冲击。进一步，例如，当燃料喷射比例在时刻t3从α 变化至α 时，在该变化之后 的至少预定期间(t6-t3)，变化之前的合适点火正时值SA2选择为相对于变化后的合适点 火正时值SAl在延迟侧上的点火正时值，并且合适点火正时值SA2被设定为最终点火正时 值。同样在这种情况下，确定地防止了由于过度提前而发生爆震。相反，例如，当燃料喷射比例在时刻t4从α 变化至α 时，变化之后的合适 点火正时值SA2被选择为相对于该变化之前的合适点火正时值SAl在延迟侧上的点火正时 值，所选择的点火正时值SA2设定为最终点火正时值。同样在这种情况下，因此选择了延迟 侧上的点火正时值SA2，使得避免输出动力的过度变化，因而防止了转矩冲击。在上述图7所示的正时图中，当从缸内喷射器11喷射的燃料喷射比例α变得高 于从进气口喷射器12喷射的燃料喷射比例时，即当在时刻tl和时刻t3进行变化时，在预 定期间(t5-tl)或者预定的期间(t6-t3)已经经过之后，点火正时被以预定速率(其大小 由上述因子确定)向与变化之后的燃料喷射比例α或者燃料喷射比例αU相关的合适点火正时值SAl提前，并且以过渡的方式设定合适点火正时。输出动力没有过大的变化，该方 式防止了转矩冲击。关于本发明实施例的第二修改，参照图8的流程图和图9的正时图进行描述。第 二修改应用到喷射方式根据发动机1的运转状态的变化而变化(例如，进行从100%直接喷 射的喷射方式A到100%进气口喷射的喷射方式B的变化，或者当喷射方式是(A+B)时，进 行从缸内喷射器11喷射的较高燃料喷射比例到较低燃料喷射比例的变化)的情况。控制开始，在步骤S801中，在上述实施例中的图4的流程图中所示的合适点火正 时设定程序之后，计算与变化之后的当前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn。在步 骤S802，计算与变化之前的在前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAp。在下面的步骤 S803中，判断与当前运转状态的燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn和与在前燃料喷 射比例相关的合适点火正时值SAp中的哪一个更大/更小，具体地，哪一个点火正时值在延 迟侧。注意，当提前量较小时，即，当其更靠近延迟侧时，点火正时值较小。当确定与变化之 后的当前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn在延迟侧时，程序进行到步骤S804，其 中延迟侧的合适点火正时值SAn临时设置为最终点火正时值。当与在前燃料喷射比例相关 的合适点火正时值SAp在延迟侧时，程序进行到步骤S805，其中在延迟侧的合适点火正时 值SAp临时设置为最终点火正时值。然后，在步骤S806，判断与变化之后的喷射方式或者变化之后的燃料喷射比例相 关的合适点火正时值是否被选择。当判断为“否”时，该程序结束。换言之，还使用步骤S805 中临时设置为最终点火正时值的与在前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAp使运转 继续。相反，当与变化之后的喷射方式或者变化之后的燃料喷射比例相关的合适点火正时 值SAn被选择时，即判断为“是”时，程序进行到步骤S807，其中判断延迟量D是否超过作为 延迟限制量的延迟保护值L。具体地，延迟量D是与在前燃料喷射比例相关的合适点火正时 值SAp和与当前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn之间的差，并且进行关于该延迟 量或者差是否超过预定大小的延迟保护值L的判断。该延迟保护值L设定用于例如防止由 于当延迟量D过大地超过理想量时发生的发动机1的输出动力急剧降低而引起的转矩冲击 或者异常燃烧的目的。从这个观点来看，如在图9中所示，可以随着发动机1的运转状态变 化，根据喷射方式的切换和燃料喷射比例的变化方式适当地设定延迟量。在步骤S807，当确定延迟量D小于延迟保护值L时，诸如上述转矩冲击的问题不会 发生。因而，程序结束。换言之，使用与当前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn(其 在步骤S804中被临时地设定为最终点火正时值)执行运转。相反，当在S807中判定延迟 量D大于延迟保护量L时，即，判断为“否”时，程序进行到步骤S808。在步骤S808中，通过 从与在前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAp减去延迟保护值L而确定的点火正时值 来设定最终点火正时值，然后程序结束。在图9的正时图中，如图7的正时图，左半部示出在时刻tl从100%进气口喷射 的喷射方式B(燃料喷射比例α为0%)切换至100%直接喷射的喷射方式Α，以及在时刻 t2从喷射方式A切换到100%进气口喷射的喷射方式B的示例。右半部示出在时刻t3从 燃料喷射比例α L(在喷射方式(Α+Β)下具有较低的直接喷射比例)变化到另一个燃料喷 射比例α U(具有较高的直接喷射比例)然后在时刻t4喷射比例返回到燃料喷射比例α L 的示例。
11
此处，当燃料喷射比例α在时刻tl从0%变化到100%以及燃料喷射比例在时刻 t3从α 变化到α ，点火正时以与在图7中的正时图所示实施例的最后修改相同的 方式在其控制下变化，其描述在此处不再重复。本实施例的修改应用到例如在时刻t2燃料喷射比例α从100%变化到0%和例 如在时刻t4燃料喷射比例从变化到α 时的情况，即燃料喷射比例变化使得从缸 内喷射器11喷射的燃料喷射比例α低于从进气口喷射器12喷射的燃料喷射比例的情况。 更具体地，当在时刻t2或者时刻t4进行变化时，点火正时被延迟最多是预定延迟限制量的 延迟保护值L，在变化之后的至少预定期间(t7_t2)或者(t8_t4)中，点火正时被设定为以 预定的速率向变化之后的合适点火正时值SAn延迟。根据本实施例的修改，没有输出动力的过度减少，能够防止转矩冲击。现在参照图10中的流程图和图11的正时图，描述本发明实施例的第三修改。尽管 本实施例的第二修改应用到喷射方式根据发动机1的运转状态的变化而变化(例如，100% 直接喷射的喷射方式A变化到100%进气口喷射的喷射方式B，或者在喷射方式(A+B)中， 从缸内喷射器11喷射的燃料喷射比例较高的状态变化到该燃料喷射比例较低的状态)的 情况，第三修改可以应用到例如100%进气口喷射的喷射方式B变化到100%直接喷射的喷 射方式A的情况，或者从缸内喷射器11喷射的燃料喷射比例较低的状态变化到该喷射比例 较高的状态的情况。控制开始，在步骤S 1001，在上述实施例中的图4的流程图中的设定合适点火正 时值的程序之后，计算与变化之后的当前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn。随后， 在步骤S1002，计算与变化之前的在前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAp。在下面的 步骤S1003中，判断与当前运转状态下的燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn和与在 前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAp中的哪一个更大/更小，即哪一个正时值在延 迟侧。再次要注意，当提前量越小时，点火正时值越小，点火正时值在延迟侧。当此处确定 与变化之后的当前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn在延迟侧时，程序进行到步骤 S1004，其中延迟侧的合适点火正时值SAn临时设定为最终点火正时值。当与在前燃料喷射 比例相关的合适点火正时值SAp在延迟侧时，程序进行到步骤S1005，其中在延迟侧的合适 点火正时值SAp也临时设定为最终点火正时值。接着，在步骤S1006，判断是否选择了与变化之前的喷射方式或者燃料喷射比例相 关的合适点火正时值。如果判断为“否”，则该程序结束。换言之，还使用在步骤S1005中临 时设定为最终点火正时值的与在前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAp使运转继续。 相反，当选择了与变化之前的喷射方式或者燃料喷射比例相关的合适点火正时值Sap时， 即判断为“是”，程序进行到步骤S1007，其中判断与当前燃料喷射比例相关的合适点火正时 值SAn和与在前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAp之间的差(即，相对于与当前燃 料喷射比例相关的合适点火正时值SAn的延迟量D)是否没有超过作为延迟限制量的延迟 保护值L。更具体地，判断该延迟量D是否没有超过预定大小的延迟保护值L。如在前修改 中所描述，延迟保护值L设定成防止由于当延迟量D过度地大于理想量时造成的发动机1 输出动力急剧降低而引起的转矩冲击和异常燃烧。鉴于此，如在图11中所示，延迟保护值 L的大小可以根据喷射方式的切换和根据发动机1的运转状态的变化而变化的燃料喷射比 例来适当地设定。
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在步骤S1007，当确定延迟量D小于延迟保护值L时，诸如上述的转矩冲击的问题 不会发生。接着，该程序结束。换言之，使用在步骤S1004中临时设定为最终点火正时值 的与当前燃料喷射比例相关的合适点火正时值SAn作为最终点火正时值执行运转。相反， 当在步骤S1007中确定延迟量D大于延迟保护值L时，即判断为“否”时，程序进行到步骤 SlOOS0在步骤S1008中，最终点火正时值通过从与喷射方式变化之后的当前喷射比例相关 的合适点火正时值SAn减去延迟保护值L来确定。接着，该程序结束。如同在图7和图9中的正时图，在图11的正时图中，左半部示出在时刻tl从100% 进气口喷射的喷射方式B(燃料喷射比例α为0%)切换到100%直接喷射的喷射方式A 并且在时刻t2从喷射方式A切换到100%进气口喷射的喷射方式B的示例。右半部示出在 时刻t3燃料喷射比例α L(在喷射方式(Α+Β)下，具有较低的直接喷射比例)变化到燃料 喷射比例aU(在喷射方式(Α+Β)下，具有较高的直接喷射比例)、并且在时刻t4燃料喷射 比例返回至燃料喷射比例αL的示例。此处，当燃料喷射比例α在时刻t2从100%变化到0%和燃料喷射比例在时刻 t4从α 变化到α 时，点火正时在其控制下变化，这与在图7的正时图中所示实施例 的前述修改一样，在此处不再重复其描述。本修改应用到燃料喷射比例α例如在时刻tl 从0%变化到100%和燃料喷射比例例如在时刻t3从aL%变化到a 的情况，换言之， 燃料喷射比例变化使得从缸内喷射器11喷射的燃料喷射比例α高于从进气口喷射器12 喷射的燃料喷射比例。更具体地，当在时刻tl或者时刻t3进行变化时，将点火延迟提前到 延迟了延迟保护值L的点火正时，该延迟保护值L是相对于与变化之后的燃料喷射比例相 关的合适点火正时值SAn的预定延迟限制量。在变化之后的至少预定期间(t9-tl)或者 (tl0-t3)，通过以预定的速率向变化之后的合适点火正时值SAn提前来设定点火正时。根据本修改，如同上述实施例和修改，输出动力没有过度降低，防止了转矩冲击。尽管本发明已经详细描述和图示，但是应当清楚地理解到该描述仅仅是通过图示 和示例的方式，而不是通过限制的方式，本发明的精神和范围仅仅由权利要求的条款来限 制。
权利要求
一种用于内燃机的点火正时控制装置，所述内燃机包括缸内喷射器和进气口喷射器，所述点火正时控制装置包括合适点火正时设定单元，用于根据从所述缸内喷射器喷射的燃料喷射比例和从所述进气口喷射器喷射的燃料喷射比例来设定合适的点火正时，其中，至少基于在从所述缸内喷射器喷射的所述燃料喷射比例超过50％因而所述喷射主要是直接喷射的情况下的基本点火正时值，和在从所述进气口喷射器喷射的所述燃料喷射比例超过50％因而所述喷射主要是进气口喷射的情况下的基本点火正时值，所述合适点火正时设定单元根据当前运转状态下的所述燃料喷射比例来设定合适的点火正时。
全文摘要
本发明公开用于内燃机的点火正时控制装置。对于包括缸内喷射器(11)和进气口喷射器(12)的内燃机，设置合适点火正时设定装置，用于根据从缸内喷射器喷射和从进气口喷射器喷射之间的燃料喷射比例来设定合适点火正时。当燃料喷射比例发生变化时，合适点火正时设定装置选择变化之前的合适点火正时值和变化之后的合适点火正时值中在延迟侧上的一个，并且在变化之后的至少预定的期间中将点火正时设定为所选择的合适点火正时值。
文档编号F02D41/24GK101900065SQ20101022183
公开日2010年12月1日 申请日期2005年7月21日 优先权日2004年7月30日
发明者北东宏之, 宫下茂树, 田中比吕志 申请人:丰田自动车株式会社