内燃机的燃料喷射控制装置和控制方法与流程

本发明涉及内燃机的减速时的燃料喷射控制，该内燃机具备向燃烧室直喷喷射燃料的直喷喷射器和向进气道喷射燃料的进气道喷射器。

背景技术：

内燃机的燃料喷射有几种方式。其中一种方式是直喷喷射器向燃烧室直喷喷射燃料的汽油直喷喷射(gdi)。另外，设置于多缸发动机的各进气道的进气道喷射器朝向进气道内的吸入气体喷射燃料的多点喷射(mpi)也是其中一种方式。

日本专利局在2013年发行的jp2013-036447a提出了一种具备直喷喷射器和进气道喷射器这两者的车辆用的内燃机的燃料喷射控制。具体地说，在内燃机的低负荷运转区域(第一执行区域)，执行仅由进气道喷射器进行的燃料喷射，在负荷比第一执行区域的负荷高的一侧的运转区域(第二执行区域)，执行由直喷喷射器进行的燃料喷射。详细地说，在第二执行区域中发动机负荷比较小的低负荷区域，执行来自进气道喷射器的燃料喷射和来自直喷喷射器的燃料喷射这双方，在发动机负荷高的高负荷区域，仅执行来自直喷喷射器的燃料喷射。

技术实现要素：

根据该现有技术，在内燃机从第二执行区域起减速时，利用直喷喷射器和进气道喷射器这双方进行燃料喷射，直到发动机负荷到达第一执行区域为止。一般来说，负荷越高则使直喷喷射器的燃料压力越高，因此若在减速时不仅从直喷喷射器进行燃料喷射还从进气道喷射器进行燃料喷射，则直喷喷射器的燃料压力维持高的状态。

在燃料压力高的状态下切换为加速的情况下，很难利用直喷喷射器进行少量的喷射量控制。因此，在采用该现有技术的控制的情况下，伴随发动机负荷的增大，再次开始直喷喷射器的燃料喷射时的燃料喷射量也必然不可避免地变大。

因而，本发明的目是在减速状态下迅速降低直喷喷射器的燃料压力。

为了实现以上的目的，本发明提供一种内燃机的燃料喷射控制装置，该内燃机具备向进气道喷射燃料的进气道喷射器和向燃烧室喷射燃料的直喷喷射器。燃料喷射控制装置具备检测内燃机的运转条件的传感器以及可编程控制器。控制器以如下方式被编程：基于运转条件向进气道喷射器和直喷喷射器喷射燃料。控制器还以如下方式被编程：在内燃机减速时，使直喷喷射器的喷射量相比于通常时的直喷喷射器的喷射量增加。

关于本发明的详细内容以及其它的特征、优点，在说明书的以下记载中进行说明，并且在附图中示出。

附图说明

图1是本发明的实施方式的燃料喷射控制装置的概要结构图。

图2是说明本发明的实施方式的发动机控制器所执行的内燃机的减速时燃料喷射控制例程的流程图。

图3是说明在减速时燃料喷射控制例程中执行的排放阀关闭以及压缩比降低子例程的流程图。

图4是表示发动机控制器所保存的与汽油直喷喷射(gdi)及多点喷射(mpi)的使用区域有关的对应关系的内容的图。

图5a-图5f是说明发动机控制器执行减速时燃料喷射控制例程的情况下的执行结果的时序图。

图6a-图6f是说明发动机控制器执行减速时燃料喷射控制例程的情况下的其它的执行结果的时序图。

具体实施方式

参照附图的图1，汽车用的内燃机1由带4-冲程循环的涡轮增压器的多气缸火花点火内燃机构成，该涡轮增压器具备利用多连杆式活塞曲柄机构的压缩比可变机构2。

内燃机1面向燃烧室3而具备进气阀4、排气阀5、直喷喷射器8以及火花塞6。进气阀4构成为能够利用未图示的可变机构使进气阀4的开闭时期变化。

直喷喷射器8作为主燃料喷射阀而以面向各燃烧室3的方式设置，向燃烧室3内直喷喷射燃料。

各燃烧室3经由进气阀4而与进气道7连接，经由排气阀5而与排气道11连接。在进气道7设置有进气道喷射器9来作为副燃料喷射阀。

直喷喷射器8和进气道喷射器9包括根据由发动机控制器41输出的脉冲宽度信号而打开的电磁式或压电式的喷射阀，喷射与脉冲宽度信号的脉冲宽度成比例的量的燃料。

进气道7经由进气歧管而与进气收集器18a及进气通路18连接。在进气收集器18a的上游的进气通路18上设置有电子控制式的节气门19，该电子控制式的节气门19的开度由来自发动机控制器41的控制信号来控制。在节气门19的上游的进气通路18上设置有涡轮增压器的压缩机20。并且，在压缩机20的上游的进气通路18上配置有用于检测进气量的空气流量计10。

进气收集器18a与排放阀50连接，该排放阀50用于使燃料罐内的蒸发燃料与吸入气体合流。

排气道11经由排气歧管及排气收集器而与排气通路12连接。在排气通路12上插入安装有包括三通催化剂的催化转化器13和未图示的涡轮。

发动机控制器41由微型计算机构成，该微型计算机具备中央运算装置(cpu)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)以及输入输出接口(i/o接口)。也能够由多个微型计算机构成控制器。

发动机控制器41与包括检测发动机转速的曲柄角度传感器42、检测由车辆的驾驶员操作的加速踏板的踩踏量的加速踏板踩踏量传感器44、检测内燃机1的怠速运转的怠速开关46在内的各种传感器分别经由信号电路进行连接。发动机控制器41基于这些传感器的检测信号，来控制直喷喷射器8和喷射器9的燃料喷射量和喷射定时。除此之外，发动机控制器41还控制火花塞6的点火定时、节气门19的开度、排放阀50的开闭以及经由压缩比可变机构2得到的内燃机1的压缩比。

压缩比可变机构2由公知的多连杆式活塞曲柄机构构成。具体地说，压缩比可变机构2具备下连杆22、上连杆25以及控制连杆27。下连杆22被曲轴21的曲柄销21a以旋转自如的方式支承。上连杆25将同下连杆22的一端卡合的上销23与活塞24的活塞销24a连结。控制连杆27的一端与同下连杆22的另一端卡合的控制销26连结，控制连杆27的另一端被控制轴28以可摇动的方式支承。曲轴21和控制轴28经由轴承构造而被旋转自如地支承在气缸盖29的下部的曲轴箱内。控制轴28具有偏心轴28a。控制连杆27的端部以可旋转的方式与偏心轴28a嵌合。压缩比可变机构2使活塞24的上死点位置伴随控制轴28的转动而上下变化，由此改变内燃机1的压缩比。

为了驱动压缩比可变机构2，在气缸盖29下部配置有具有与曲轴21平行的转动轴的电动马达31。电动马达31与减速齿轮32连接。减速齿轮32的输出轴32a与电动马达31的输出轴配置在同轴上。减速齿轮32的输出轴32a与控制轴28相互平行。中间连杆35将固定于输出轴32a的第一臂33与固定于控制轴28的第二臂34连结，以使第一臂33与第二臂34这两者连动地进行转动。

电动马达31的旋转在被减速齿轮32减速后，被输出到减速齿轮输出轴32a。减速齿轮输出轴32a的旋转位移从第一臂33经由中间连杆35而被传递到第二臂34，从而使控制轴28产生旋转位移。由此，内燃机1的压缩比变化。

关于压缩比可变机构2的目标压缩比，在发动机控制器41中基于以发动机负荷和发动机转速为代表的发动机运转条件来设定。发动机控制器41以实现目标压缩比的方式控制电动马达31的驱动。

在该内燃机1中，进行由直喷喷射器8进行的汽油直喷喷射(gdi)和由进气道喷射器9进行的多点喷射(mpi)。上述喷射均是按每个气缸进行的燃料喷射。

在图4中，根据发动机转速和发动机负荷设定了gdi和mpi的通常运转时的应用区域，区域的划分依赖于内燃机1的规格。参照图4，在发动机的低负荷区域和高负荷且低转速区域中仅应用gdi，在除此以外的区域中一并应用gdi和mpi。

在发动机的低负荷区域中，所要求的燃料喷射量少，当一并应用gdi和mpi时，直喷喷射器8和进气道喷射器9中的某一方的喷射量低于喷射量的最小值qmin，因此仅应用gdi。此外，在以下的说明中，关于直喷喷射器8和进气道喷射器9均用qmax表示喷射量的最大值，用qmin表示喷射量的最小值。

在发动机的高负荷且低转速区域中，为了提高涡轮的响应性，利用使进气阀和排气阀的打开期间交叠来将从进气道7流入的新鲜空气作为清扫气体直接吹向排气道11的所谓的清扫效果提高了涡轮的转速，但此时若插入由进气道喷射器9进行的mpi，则存在来自进气道喷射器9的喷射燃料从排气阀5排出的可能性，因此仅应用gdi。

在一并应用gdi和mpi的区域中，mpi以从进气道喷射器9能够喷射的喷射量的最小值qmin进行喷射，并从直喷喷射器8喷射不足的量。从进气道喷射器9以喷射量的最小值qmin进行喷射是为了防止进气道喷射器9的堵塞。

并且，在要求高于直喷喷射器8能够喷射的喷射量的最大值qmax这样的喷射量的高负荷且高转速区域中，通过gdi以直喷喷射器8能够喷射的喷射量的最大值qmax进行喷射，并从进气道喷射器9喷射不足的量。

通过这样，在通常运转时决定gdi和mpi的分配，直喷喷射器8和进气道喷射器9均持续与由发动机控制器41输出的喷射脉冲宽度信号的脉冲宽度对应的时间地打开，喷射与脉冲宽度成比例的量的燃料。通过共轨向直喷喷射器8供给燃料。

一般来说，负荷越高、即燃料喷射量越多，则共轨的燃料压力越高。在所述现有技术中，在从高负荷起的减速状态下，从直喷喷射器和进气道喷射器这双方喷射燃料。

由此，直喷喷射器的燃料压力在减速后仍保持高压。因此，在直喷喷射器再次开始喷射燃料时关于少量的喷射无法获得优选的控制精度。为了高精度地进行喷射量的控制，在所要求的燃料喷射量变大之前禁止再次开始直喷喷射器的燃料喷射。

换言之，如果在内燃机1减速时能够提前降低施加于直喷喷射器9的燃料压力，则在车辆再加速时能够提前以优选的控制精度再次开始直喷喷射器9的燃料喷射。

发动机控制器41为了在内燃机1减速时降低施加于直喷喷射器9的燃料压力，执行图2所示的减速时燃料喷射控制例程。该例程在车辆行驶中例如以1毫秒的固定周期重复执行。此外，直喷喷射器8和进气道喷射器9的燃料喷射量由从发动机控制器41对这些喷射器单独地输出的喷射脉冲宽度信号来控制。

该减速时燃料喷射控制例程自身不进行所要求的燃料喷射量的计算。设为由其它例程基于内燃机1的运转条件来计算内燃机1所要求的燃料喷射量。在计算出所要求的燃料喷射量之后，该减速时燃料喷射控制例程决定如何对该燃料喷射量对gdi和mpi进行分配。

参照图2，在步骤s1中，发动机控制器41判定内燃机1是否处于减速中。具体地说，判定来自怠速开关46的输入信号是否接通。怠速开关46接通意味着车辆的加速踏板未被踩踏而内燃机1处于减速中。在怠速开关4接通的情况下，发动机控制器41进行步骤s2以后的处理。在怠速开关4未接通的情况下，内燃机1不处于减速中，因此发动机控制器41立即结束例程。

在接下来的步骤s2中，发动机控制器41读入通过其它例程计算出的燃料喷射量。

在步骤s3中，发动机控制器41判定所要求的燃料喷射量是否为gdi喷射量的最大值qmax以下。此外，直喷喷射器8的喷射量与gdi的喷射量的含义相同。另外，进气道喷射器9的喷射量与mpi的喷射量的含义相同。

在判定为所要求的燃料喷射量为gdi的喷射量的最大值qmax以下的情况下，发动机控制器41在步骤s8中执行仅基于gdi的喷射。具体地说，从发动机控制器41向直喷喷射器8输出与喷射量相当的喷射脉冲宽度信号。另一方面，发动机控制器41不向进气道喷射器9输出喷射脉冲宽度信号。

在接下来的步骤s9中，发动机控制器41在执行排放阀关闭以及压缩比降低子例程之后，结束例程。

排放阀关闭以及压缩比降低子例程的执行在本发明中是任意的选项之一，并非必须的条件。关于该子例程在后文中说明。

在步骤s3的判定为否定的情况下，发动机控制器41在步骤s4中判定所要求的燃料喷射量是否高于gdi喷射量的最大值qmax与mpi喷射量的最小值qmin的合计。

在所要求的喷射量高于gdi喷射量的最大值qmax与mpi喷射量的最小值qmin的合计的情况下，在步骤s5中，发动机控制器41以喷射量的最大值qmax进行gdi，另一方面，通过mpi喷射来补充对于所要求的喷射量不足的量。具体地说，发动机控制器41对直喷喷射器8输出与gdi的喷射量的最大值qmax对应的喷射脉冲宽度信号，对进气道喷射器9输出与不足的量对应的喷射脉冲宽度信号。在步骤s5的处理之后，发动机控制器41结束例程。

在步骤s4的判定为否定的情况下、即所要求的喷射量为gdi的喷射量的最大值qmax与mpi喷射量的最小值qmin的合计以下的情况下，在步骤s7中使进气道喷射器9以喷射量的最小值qmin进行喷射。另外，使直喷喷射器8喷射同所要求的喷射量与进气道喷射器9的喷射量的最小值qmin之差对应的量。在步骤s7的处理之后，发动机控制器41结束例程。

根据该减速时燃料喷射控制例程，当所要求的喷射量为gdi的qmax以下时，停止进气道喷射器9的喷射，在步骤s8中执行仅基于gdi的喷射，优先进行直喷喷射器8的燃料压力降低。

接着，参照图3来说明排放阀停止以及压缩比降低子例程。

在步骤s21中，发动机控制器41判定所要求的燃料喷射量是否低于gdi的喷射量的最小值qmin。

在所要求的燃料喷射量低于gdi的喷射量的最小值qmin的情况下，发动机控制器41通过进行步骤s22和s23的处理，来增加所要求的燃料喷射量。

在步骤s22中，关闭排放阀50。排放阀50构成使燃料罐内的蒸发燃料与吸入气体合流的蒸发燃料排放系统。内燃机1所需的燃料量的一部分由来自排放阀50的燃料供给量来提供，所要求的燃料喷射量减少与该燃料供给量相应的量。因此，通过关闭排放阀50来使蒸发燃料排放系统的运行停止，使所要求的燃料喷射量增加。

在步骤s23中，借助压缩比可变机构2来使内燃机1的压缩比降低。压缩比的降低带来热效率的降低，结果是所要求的燃料喷射量增加。

这样，步骤s22和s23的处理均使所要求的燃料喷射量增加。其结果，由直喷喷射器8进行gdi喷射的机会增加，能够降低施加于直喷喷射器8的燃料压力。

此外，在图3的子例程中，进行步骤s22和s23这双方，但即使将子例程构成为仅进行这些处理中的任一方，关于由直喷喷射器8进行gdi喷射的机会的增加，也能够获得相应的效果。

参照图5a-图5f来说明减速时燃料喷射控制例程的执行结果。图5a-图5f相当于图4的案例1。

如图5c所示，在时刻t1，怠速开关从断开切换为接通，由此减速时燃料喷射控制例程实质性地工作。该定时相当于图5c的减速开始。在案例1中，在减速开始时间点，所要求的燃料喷射量为直喷喷射器8的gdi的最大值qmax以下，因此通过由直喷喷射器8进行的gdi来喷射所要求的燃料喷射量的全部量。

因而，在图2的减速时燃料控制例程中，步骤s3的判定为肯定的，发动机控制器41重复执行步骤s8和s9的处理。其结果，如图5e所示，从发动机控制器41向直喷喷射器8输出的喷射脉冲宽度信号的脉冲宽度减少，图5b所示的发动机扭矩、图5a所示的发动机转速相对应地降低。通过这样，持续进行由直喷喷射器8进行的gdi，如图5d所示，直喷喷射器8的燃料压力相对应地降低。

在图4的对应关系中，在案例1的减速模式中，在减速中途经过gdi与mpi的并用区域。根据减速时燃料喷射控制例程，在该情况下发动机控制器41也通过重复执行步骤s8和s9来仅执行由直喷喷射器8进行的gdi。其结果，能够迅速降低直喷喷射器8的燃料压力。

图5d-图5f所示的虚线表示不依赖于减速时燃料喷射控制例程的情况下的减速时燃料喷射模式。

在该情况下也是，怠速开关转变为接通之后暂时仅进行由直喷喷射器8进行的gdi喷射。然而，在时刻t2，在图4的对应关系中发动机转速和发动机负荷进入gdi+mpi的区域时，一并应用由直喷喷射器8进行的gdi和由进气道喷射器9进行的mpi。在由进气道喷射器9进行的mpi的喷射量降低至图5f所示的最小值qmin之后，进气道喷射器9也以喷射量的最小值qmin继续进行喷射。所要求的燃料喷射量的其余量通过由直喷喷射器8进行的gdi而被喷射。因而，如图5e所示，被输出到直喷喷射器8的燃料喷射脉冲宽度缩短与由进气道喷射器9进行的mpi的最小值qmin相当的量。其结果，如图5d所示，直喷喷射器8的燃料压力也难以降低。

在不依赖于减速时燃料喷射控制例程的情况下的减速时燃料喷射模式中，当在图4的对应关系中发动机转速和发动机负荷进入仅应用gdi的区域时，由进气道喷射器9进行的mpi停止，再次仅执行由直喷喷射器8进行的gdi。如图5e和图5f所示，该区域相当于在时刻t5由直喷喷射器8进行的gdi的喷射量低于最小值qmin的情况。在该区域中，停止由进气道喷射器9进行的mpi，仅进行由直喷喷射器8进行的gdi。

这样，在按照图4的对应关系来进行燃料喷射的内燃机中，在案例1的情况下，通过执行本实施方式的减速时燃料喷射控制例程，能够迅速降低直喷喷射器8的燃料压力。

在图5a的时刻t2处记载有tls停止，tls为totalleanscavenging(全面精益清扫)的缩写。其意味着用于利用所谓的清扫效果来提高涡轮的转速的阀定时的控制，所谓的清扫效果是通过使进气阀与排气阀的打开期间交叠来将从进气道7流入的新鲜空气作为清扫气体直接吹向排气道11的效果。当在该阀定时控制中插入由进气道喷射器9进行的mpi时，根据与喷射定时的关系而存在从排气阀mpi排出喷射燃料的可能性，因此仅进行gdi喷射。在时刻t2，停止tls并返回通常的阀定时。

参照图6a-图6f来说明减速时燃料喷射控制例程的其它的执行结果。图6a-图6f相当于图4的案例2。

如图6c所示，在时刻t1，怠速开关从断开切换为接通，由此减速时燃料喷射控制例程实质性地工作。该定时相当于图6c的减速开始。在案例2中，在减速开始时间点，所要求的燃料喷射量高于由直喷喷射器8进行的gdi的最大值qmax，因此图2的步骤s3的判定为否定的。然后，当图2的步骤s4的判定为肯定时，在步骤s5中，在所要求的燃料喷射量中，发动机控制器41如图6e所示那样使直喷喷射器8喷射gdi的喷射量的最大值qmax，如图6f所示那样使进气道喷射器9喷射其余量的燃料。由此，通过满足所要求的喷射量并且最大限度地进行gdi喷射，能够有效地降低直喷喷射器8的燃料压力。

当所要求的喷射量同gdi的喷射量的最大值qmax与mpi的喷射量的最小值qmin的合计相等时，步骤s4的判定转变为否定。图6a的时刻t3相当于该情况。在步骤s7中，发动机控制器41如图6f所示那样以最小值qmin进行mpi。另外，如图6e所示那样通过gdi来喷射所要求的喷射量的其余量。

在时刻t4步骤s3的判定转变为肯定时，之后发动机控制器41重复进行步骤s8和s9的处理。其结果，如图6f所示那样停止mpi喷射，通过gdi来喷射所要求的喷射量的全部，直到燃料喷射量变成零为止。其结果，能够如图6d所示那样迅速降低直喷喷射器8的燃料压力。在案例2的减速模式中，在减速中途经过gdi与mpi的并用区域(mpi以最小值qmin进行喷射，通过gdi来喷射不足的量)，根据减速时燃料喷射控制例程，在该情况下发动机控制器41也通过重复执行步骤s8和s9来仅执行由直喷喷射器8进行的gdi。其结果，能够迅速降低直喷喷射器8的燃料压力。

图6d-图6f所示的虚线表示不依赖于减速时燃料喷射控制例程的情况下的减速时燃料喷射控制的结果。在该情况下也是，在到达时刻t4之前进行与执行减速时燃料喷射控制例程时相同模式的燃料喷射。在时刻t4之后进行与案例1大致相同的控制。即，在时刻t4之后也是，在图4的对应关系中发动机转速和发动机负荷位于gdi+mpi的区域，因此一并应用由直喷喷射器8进行的gdi和由进气道喷射器9进行的mpi，进气道喷射器9以喷射量的最小值qmin继续进行喷射。所要求的燃料喷射量的其余量通过由直喷喷射器8进行的gdi而被喷射。因而，如图6e所示，被输出到直喷喷射器8的燃料喷射脉冲宽度缩短与由进气道喷射器9进行的mpi的最小值qmin相当的量。其结果，如图6d所示，直喷喷射器8的燃料压力也难以降低。

如以上那样，在案例2的情况下也是，通过执行本实施方式的减速时燃料喷射控制例程，能够迅速降低直喷喷射器8的燃料压力。

如以上那样，通过特定的实施方式说明了本发明，但本发明不限定于上述的实施方式。对于本领域技术人员而言，在权利要求书所记载的技术范围能够对这些实施方式施以各种修正或变更。

例如，上述的实施方式是将本发明应用于利用直喷喷射器8来进行主喷射、利用进气道喷射器9来进行副喷射的内燃机1的实施方式。然而，本发明也能够应用于利用进气道喷射器来进行主喷射、利用直喷喷射器来进行副喷射的内燃机。

本发明的实施例所包含的独特性和特点如权利要求所记载的范围。