专利名称：燃油喷射修正系统的制作方法
技术领域：
本发明总得来说涉及内燃机中的直接燃油喷射，尤其涉及一种用于更精确地决定急速加速时燃油喷射应在何时发生的系统，这种急速加速导致发动机操作从一种分层燃油喷射操作改变到一种均匀燃油喷射操作，从而导致理想的燃油喷射开始点显著提前。
相关技术的描述包括37CFR1.97和1.98下公开的信息。
在直喷式内燃机的各缸中，喷射动作相对于曲轴转角位置的定时随着发动机转速和/或节气门位置(负荷)的变化而变化。比较理想的情况是，在怠速及发动机低转速和/或发动机低负荷工况下，直喷式发动机按照一种高度分层模式运行，而在某一转速和/或负荷工况该直喷式发动机转换为按照一种高度均匀模式运转，如1997年_____提交的名为“内燃机的改进延时点火电路”的共同转让的共同未决专利申请第_____所述，在本文中整体引用该专利作为参考。在直喷式发动机的流行设计中，点火定时保持相对恒定，点火在正好在上死点(TDC)之前的一选定曲轴角上发生。当发动机按照一种分层模式运行时，燃油喷射动作基于一种公知的二维图或查对数据表，该图或表描绘了速度和/或负荷与曲轴转角之间的关系。随着转速或负荷的增加，燃油喷射在上死点之前更早时期发生。该图或表基于一种可变的曲轴转角位置并且在本申请中被限定为“分层模式”燃油喷射操作，燃油喷射在点火之前一很短的“时间”(曲轴转角)发生，也即喷射发生在靠近上死点的一曲轴转角范围内。随着转速和/或负荷增加，喷射动作按照该两维图或查对数据表在死点之前逐渐提前。在某个有选择的曲轴转角，即达到一足够高的转速和或负荷时，从这种“分层模式”的燃油喷射初始转变到“均匀模式”燃油喷射操作，这是公知的。该过程包括一较小可变范围的基于曲轴转角的喷射动作开始的确定。该范围可能包括下死点之前40°，本领域公知一两维图被ECU用于决定精确的曲轴转角位置。在该点燃油喷射动作存在一个显著提前的瞬时跳跃(进一步早于上死点的动作)。因此燃油喷射的“均匀模式”在本文中被限定为“转变”发生之后的发动机操作模式。
为了决定每一循环中正确的燃油喷射定时(正确的曲轴转角)，发动机运转工况例如转速和/或负荷工况的频繁修正是必需的。想要达到最佳的运转性能这种修正的发生最好十分接近喷射动作(就在喷射动作之前)从而使修正之时确定的转速和/或负荷非常接近喷射动作发生时的实际转速和/负荷。很明显，可以将这些修正动作设定为某个预定的均匀循环曲轴转角。但是，由于常用内燃机在燃油喷射提前限制在某个有选择的曲轴转角范围内时这种策略才是可以接受的，对于现生产的发动机，基于曲轴转角的燃油喷射角存在一个显著的跳跃，而且喷射动作的开始可能在任何一个曲轴转角，因此简单修正位置策略不起作用。更具体地说，如果发动机只采用单独一个恒定的修正曲轴转角可能会导致从燃油喷射动作之开始的“分层模式”决定转变为“均匀模式”燃油喷射时缺少或跳过一个喷射动作。
本发明通过设计出一种新颖的转速和/或负荷工况修正策略克服了现有技术的该问题，按照这种策略在从分层模式燃油喷射操作转变为均匀模式燃油操作过程中采用了一第二″过渡″修正点。基于发动机运转工况例如转速和/或负荷的两维图被用来依照一种公知的方式决定上述转变点。当并且仅当转速和/或负荷从分层模式喷射初始增加至转换点时，基于均匀模式的修正点在至少一个发动机循环内从″标准″修正点转变为一预定的″临时″曲轴转角修正点，该临时修正点远离标准修正点却更靠近TDC，之后修正点重新返回到″标准″修正点。如前所述，转速(RPM)和/或负荷(节气门位置)都可以被用来确定″转变″点。但是，为了方便解释，在实施例中仅采用转速(RPM)。
因此，本发明涉及一种燃油喷射系统，该系统在第一曲轴转角修正一发动机操作工况例如RPM且使喷入各缸的燃油喷射在发动机RPM处于第一范围内时为分层模式，并且在比第一曲轴转角更靠近上死点的第二曲轴转角修正发动机RPM，之后在超过第一发动机转速范围的第二发动机转速使喷入各缸的燃油喷射基于均匀模式。
本发明的一个目的是当且仅当发动机转速发生变化，例如第二发动机转速等于或大于了进行分层模式燃油喷射的第一发动机转速范围时，导致“分层模式”燃油喷射转变为均匀模式燃油喷射，“分层模式”燃油喷射与TDC之前的一个第一曲轴转角修正位置相对应，而均匀模式燃油喷射则与一个比上述第一曲轴转角修正位置更靠近TDC的第二曲轴转角修正位置相对应。
因此，本发明涉及一种用于如下内燃机的燃油喷射控制系统，该内燃机具有一根曲轴、每缸一个的火花塞及一个用于向各气缸内喷入燃油的燃油喷射器，该控制系统包括一个第一电路，该第一电路用于在第一曲轴转角修正发动机运转工况(RPM和/或负荷)并在一第一发动机运转工况(RPM和/或负荷)范围内使喷入各缸的燃油喷射处于一种分层模式，该控制系统还包括一第二电路，该第二电路用于在超过第一发动机运转工况范围第二发动机运转工况(RPM和/或负荷)范围内使喷入各缸的燃油喷射呈一种均匀模式，该控制系统还包括一个第三电路，该第三电路用于在比第一曲轴转角更靠近上死点的第二曲轴转角修正发动机运转工况(RPM和/或负荷)并且用于在且仅在第二发动机运转工况超过了第一发动机运转工况范围时导致分层模式的燃油喷射转变为均匀模式的燃油喷射。
结合如下对本发明最佳实施例的详细描述将更加全面地公开本发明的这些及其它特征，在下面的最佳实施例中相同的图标代表类似的构件，其中
图1-9示出了用于确定恰当燃油喷射的曲轴转角位置及由此产生一些的问题并且示出了本发明对这些问题的解决方法；图10A是本发明燃油喷射控制系统的示意性电路图；图10B示出了与发动机转速或负荷相对应的燃油喷射提前角；图11是用于一六缸发动机的定时图，该图示出了对应各缸的燃油和火花脉冲以及他们在发动机转速和/或负荷有一个显著瞬时跳跃时如何被调节；图12(a)-(i)示出了图10所示电路的一部分在发动机分层运转过程中的操作；图13(a)-(i)是一幅定时图，该图示出了图10所示电路的一部分在发动机均匀运转过程中的操作。
如上所述，在怠速和低发动机转速和/或低发动机负荷工况下直喷燃油发动机最好以高度分层模式运转，而在某个转速和/或负荷工况该发动机最好转变为以高度均匀模式运行或运转。见图1，假定该发动机被设计为每当曲轴处于上死点前(BTDC)160°时修正发动机转速和/或发动机负荷。图1示出了气缸#1的这种情况。进一步假定在分层燃油喷射模式下(也即在怠速及直到转变点之前的低发动机转速工况下)燃油喷射初始提前角分布于10°BTDC到150°BTDC范围内。在分层模式下，单个设定修正点工作得很好，修正刚好发生于燃油喷射动作可能开始的范围之前。因此，如图1所示，RPM在160°BTDC被修正，并且传输给电子控制单元内的微处理器以在120°BTDC开始燃油喷射。
但是，如图2所示，假定一急速加速发生了，从而导致当曲轴处于例如140°BTDC时从分层模式转变为均匀模式，理想燃油喷射初始提前角从例如120°BTDC跳跃到例如260°BTDC(对于新发动机这种情况在实际中是十分可能的)。当这种情况发生后，接着就会发生在160°BTDC修正负荷和/或转速如图2所示，而后指导电路在120°BTDC开始喷射燃油。但是，转速的迅速变化发生在140°BTDC。因此，新的转速或转变不能被检测到直至再一次达到160°BTDC，如图3所示。所以，根据图2，即使发动机应该跳过120°BTDC的燃油喷射而应在260°BTDC进行喷射(由于转速增加后140°BTDC时的转速和/或负荷工况处于均匀/基于曲轴转角的范围内)，由于在160°BTDC与120°BTDC之间发动机未曾被修正，因此在该运转周期内，如图2所示，喷射仍就在120°BTDC发生。
在经过上死点并再一次抵达160°BTDC修正点时后，发动机才修正转变时刻，在260°BTDC转变为均匀模式基于曲轴转角的喷射。因此，在图3所示的该周期内，在120°BTDC不进行喷射，而是在260°BTDC开始喷射，如图4所示。相应地，采用单个设定修正点时，580°转动范围内不能进行喷射动作，这是难以接受的(任何一种设计或策略若在360°内仍无喷射动作都是不可以接受的)。也即，从图2所示的120°BTDC时的喷射算起，经过上死点，返回到图3所示的160°BTDC，此刻发动机RPM被修正，再一次经图3所示的120°BTDC，由于最近一次修正时应该发生的喷射被跳过，又一次经过上死点，最后在图4所示的260°BTDC发生喷射。
为了克服该问题，本发明提供了一种新颖的修正策略，按照这种策略在从基于曲轴转角的分层模式喷射初始转变到基于曲轴转角的均匀模式喷射初始的转变过程中采用了一个第二″过渡″修正点。发动机控制单元(ECU)利用一基于转速和/或负荷与曲轴转角位置的二维图(现有技术已公知)决定上述转变点。当且仅当转速和/或负荷从转速和/或负荷增加到由基于曲轴转角的分层模式喷射初始发生转变的转变点时，在一或两个循环内修正点从“标准”修正点转变为一预定的“临时”或“过渡”修正点，该修正点远离标准修正点，在这一或两个循环过后修正点重又回到“标准”修正点。
图5代表分层(低负荷/转速)工况下的一个曲轴循环。气缸1(C1)的上死点在0°，C2的上死点在60°，以此类推。气缸C1的燃油喷射时刻在160°BTDC被修正，如图5所示。气缸C2在100°BTDC被修正，C3在40°BTDC被修正，以此类推。
图6代表修正点发生变化的转变过程中的一个曲轴循环。更具体地说，在转变过程中，气缸C1的修正从160°跳到40°BTDC，C2的修正从100°跳到340°BTDC，C3的修正从40°跳到280°BTDC，以此类推。
图7-9示出了气缸1(C1)在转变过程中的操作。直到转变以前，该循环与图1所示的分层工况下的循环相同。但是，在转变循环中，如图7所示，修正发生在160°BTDC，从而导致喷射开始于120°BTDC。转变发生在140°BTDC(发动机转速或负荷的快速增加被检测到)，气缸1的修正点变为40°BTDC，如图7所示。气缸C1在图7中被修正两次。在第二次修正时(即40°BTDC)，由于发动机已转变到其均匀模式，因此喷射在260°BTDC发生，如图8所示。如图9所示，发动机换回到原始修正点(尽管仍就处于均匀模式)，从而使发动机气缸C1在160°BTDC被修正(此时喷射在260°BTDC发生，如果发动机仍处于均匀模式)。
在防止一转中不发生喷射的同时，更重要的是增加修正信息的准确度避免一转中发生两次喷射。
解决此问题的一种方案是提供多个修正点。但是，这样做成本很高。根据本发明，该问题是通过如下措施被克服的，即提供一远离主修正点的第二“过渡”修正点，在“检测到的”转变发生时(从主过渡点)转换到该第二过渡点。
应注意，所有气缸可以一同转变，但是也可以每转只转变一个气缸，或者每转两个气缸，以此类推。
图10A是系统10的一示意性电路图，该图结合了本发明几个新颖的特征。在图10A中，一个微处理器或ECU12控制该燃油喷射系统。微处理器12在线路14上产生一个信号，线路14与燃油喷射驱动电路16相联以向各缸燃油喷射器的线圈18提供一个燃油喷射脉冲，图中只示出其中一个线圈。
电路20是用于控制火花塞26点火的逻辑电路。首先考虑基于曲轴转角的分层模式工况。图12示出了各脉冲的定时。向微处理器12输入合适的输入值后，电路20将一脉冲加到点火驱动电路22上，该点火驱动电路22的输出端与变压器(图中未示)的初级相联，该驱动电路22的次级与火花塞26的火花装置相联。线路28上的由微处理器12发出的第一控制信号与线路14上的燃油信号一同提供给第一计时器30。见图12(a)和(b)。第一计时器30的输出提供给与门32，在该与门32此输出与线路34上的一点火信号相与。见图12(d)。与门32的输出，见图12(e)，和线路38上的一计时器#2控制信号见图12(f)，提供给第二计时器36。线路40上的来自与门32的输出提供给第二计时器42使该计时器停止计时。线路38上的第二控制信号，如图12(g)所示，将第二计时器36打开。因此，线路42上的第二计时器输出是低的，如图12(12)所示。反相器43发出一个输出提供给与门44，该与门44在一点火信号出现于线路46上时产生驱动点火驱动器22的输出。如图12(h)和(i)所示。
图12和图13是脉冲定时图表，这两幅图分别示出了图10所示电路20在分层工况和均匀工况中的操作。应注意，尽管图10A中示出了一些硬件，但是整个控制系统可以由储存在ECU内的软件程序操纵。如上所述，在怠速和低发动机转速和/或低负荷(节气门位置)时最好按照一种高度分层模式操纵燃油直喷式发动机，这是本领域所公知的。在某个转速和/或负荷工况时最好使发动机转变为按照一种高度均匀模式运行，这也是本领域所公知的。如图12(a)所示，微处理器或ECU12在线路14上提供如图所示的燃油喷射脉冲来驱动燃油喷射器驱动器电路16。图12(b)示出了线路28上的第一计时器30控制信号，图12(d)示出了微处理器发出的点火信号。图10A中所示的与门32将第一计时器30的输出与线路34上的图12(e)所示点火信号相结合。因此，当图12(c)所示的第一计时器30输出脉冲为高且图12(d)所示点火信号也为高时，所得脉冲如图12(e)所示。图12(f)所示的计时器#2控制脉冲变高以起动第二计时器36，与门32的输出(图12(e))则停止第二计时器36。因此，在第二计时器36的停止和起动中间该第二计时器36不产生任何输出(或一低输出)。如图12(g)所示。上述低信号被反相器43反相，如图12(h)所示，并且与线路46上的点火信号(图12(d))一起被提供给与门44。因此，与门44的输出是反相器43的输出和线路46上的产生图12(i)所示点火脉冲的点火信号的合成结果。
当图10A中的电路51(容后详述)告诉微处理器12发动机正在低于预定X发动机RPM(或给定节气门位置)的怠速或低发动机转速(和/或负荷)下运转时，微处理器或ECU12就会知道何时应产生图12(a)中的燃油脉冲、图12(b)中所示的第一计时器控制信号、图12(d)中所示的点火信号和图12(f)中所示的第二计时器控制脉冲。
图10A中的电路63决定均匀操作，当发动机RPM处于等于或大于最大预定低发动机转速(X-RPM)的第二转速时，该电路63告诉微处理器12发动机的RPM等于或大于选定的转变RPM。下面将进一步描述电路63。再有，可以回想起节气门位置(负荷)可以替代RPM。此外，出于方便解释的目的，本说明书的实施例中仅采用了RPM。
从图13(a)中可以看到，微处理器12在线路14上再一次产生一个燃油脉冲提供给燃油喷射驱动电路16。由于微处理器12现在知道发动机正在一个均匀操作所需的RPM下运转，因此其在线路28上产生如图13(b)所示的第一计时器控制信号。图13(a)中的燃油信号起动第一计时器30，同时图13(b)中所示的第一计时器控制信号则停止第一计时器30，如图13(c)中所示。其同时还在线路34上产生一个点火信号，如图13(d)中所示，该信号以曲轴转角计量，如下所述。因此，图10A中的与门32及电路20的输出是一如图13(e)所示的脉冲。其停止第二计时器36，如图13(g)中所示。之后该微处理器在线路38上产生如图13(f)中所示的第二计时器控制信号，该信号起动第二计时器36，如图13(g)中所示。反相器43产生图13(h)中所示的脉冲。图10A中的与门44的输出被提供给点火驱动器22和图13(i)中所示的脉冲。
因此，如下面所要解释的，图10A中的电路51是用于在曲轴48和角度检测器50按照公知方式确定的第一曲轴转角修正发动机RPM的第一电路，角度检测器50的信号被提供给微处理器12，而且此第一电路用于在发动机RPM处于约怠速到低于预定X-RPM的发动机转速的第一范围内时使喷入各缸的燃油喷射为基于曲轴转角的分层模式。
第二电路63检测转变并且在一等于(或大于)预定发动机转速(X-RPM)的第二发动机转速使喷入各缸的燃油喷射基于均匀模式曲轴转角。当且仅当第二发动机转速等于(或大于)发动机第一范围(也即≥X-RPM)时，第三电路77(容后详述)在比第一曲轴转角更靠近上死点的第二曲轴转角修正发动机RPM并使分层模式的燃油喷射转变为均匀模式的燃油喷射。
如图10A中所示，电路51包括一个RPM传感器52(当然，该传感器可以是一个节气门传感器-TPS)，该传感器的输出端和与门58相联。在微处理器12所确定的第一曲轴转角位置RPM被检测。与门58的另一个输入是转变检测电路63的输出。在当前所给的实施例中，曲轴角修正位置由微处理器12设定在上死点前160°，但是根据受控燃油喷射发动机的不同该修正位置可以变化。因此，图10B中的表只用于举例性地示出燃油喷射曲轴角随RPM和/或负荷的增加而变化的趋势(分层模式)。在低RPM(和/或负荷)范围内，当转速(和/或负荷)增加时，处于上死点前的燃油喷射点以曲轴转角计量逐渐提前。尽管图中示出的是一条以某一角度倾斜的直线，但是如果需要可以采用其它角度的直线，或者干脆采用非直线。线路54上的来自传感器52的输出是一个指示实际发动机瞬时RPM的信号，并且该输出是在ECU12所确定的一曲轴角被检测得到。该信号通过与门58沿线路62提供给微处理器12以告诉处理器依据一变化的发动机操作工况如RPM向燃油喷射驱动电路16和点火驱动电路22提供信号。因此，在从怠速直至X-RPM之预定转速的范围内，发动机RPM越快，燃油喷射时刻由于在BTDC之前一再提前而逐步变化的越大。
当达到一足够高的转速(和/或负荷)时，在某一选定的转变RPM，分层模式的燃油喷射初始转变为均匀模式的燃油喷射初始(对不同发动机应分别加以确认，例如图7中示出的40°)。因此，如前所述，燃油喷射动作存在一个显著的瞬时跳跃(进一步远离上死点)。
在图10A中，电路63是第二电路，该第二电路用于检测转变并且使喷入各缸的燃油喷射在等于(或大于)第一发动机RPM范围(和/或节气门位置范围)之最大RPM的第二发动机RPM(和/或节气门位置)基于均匀模式。转变RPM被设定在内存64中，如果需要该内存可以是微处理器12的一部分。转变RPM64的值被连续地与传感器52在一设定的曲轴角修正位置(也即160°BTDC)检测到的瞬时RPM相比较。比较器66将两RPM值相比较，当传感器52检测到的瞬时RPM小于内存中储存的转变RPM时，比较器66并在线路68上发出任何信号，因此反相器70在线路60上产出一个信号告诉微处理器给定曲轴角RPM修正位置的瞬时RPM以便微处理器可以为检测到的RPM确定燃油喷射点。
但是，当比较器66发现内存中储存的转变RPM64小于给定曲轴角修正位置所检测到的瞬时RPM时，就会在线路68上产生一个输出，使反相器70不线路60上不产生输出，从而使与门58失效并告诉计算机停止采用分层模式控制。比较器66的输出同时沿线路72提供给与门74，该与门74采集比较器66的输出和来自传感器52的信号在线路76上产生一个输出以告诉计算机12在沿线路80提供给一装置例如比稳定多谐振荡器79的比较器66信号所确定的新RPM修正角采用固定曲轴角燃油喷射控制。因此比较器66在线路68和80上产生一个输出提供给任何公知的电路，例如第三电路77中的双稳定多谐振荡器79，以在线路82上产生一个输出，该输出导致微处理器12将曲轴角RPM修正位置改变到一新的位置，如上死点前40°，如上所述。曲轴转过一两转后(如果需要)，如果微处理器12继续收到与门74沿线路76发来的信号，那么其会在线路78上产生一个输出以重新设定第三电路77内的双稳定多谐振荡器79，从而导致微处理器12设定曲轴角RPM修正位置以便再次恢复处于160°BTDC的标准修正位置。
如果检测器52所确定的瞬时发动机RPM大于了存储装置64内储存的转变RPM，与门74会在线路76上产生一个输出提供给微处理器12以告诉其继续采用转变之前使用的曲轴修正位置。
如上所述，曲轴角RPM修正位置最好由微处理器12的一内部部分确定以便线路82上的一信号使微处理器12将曲轴角RPM修正位置转变到微处理器内设定的新修正位置，并且当双稳定多谐振荡器79将该信号从线路82上清除后，微处理器12知道恢复到之前的曲轴角RPM修正位置。因此，该系统一直保持采用均匀模式操作直到传感器52检测到的瞬时RPM小于单元64确定的转变RPM时为止。此时，与门58再一次被激活，与门74则被禁止，微处理器12接收到线路62上的信号从而知道分层模式操作将被又一次采用。
图11是施加在六缸中每一缸上的燃油和点火脉冲的波形图，该图同时示出了从分层操作到均匀操作的变化。注意到，提供给六缸(0-5)中每一缸的初始火花发生在燃油喷射脉冲结束之后的一预定时刻。同样的时刻也应用于第一和第二缸的第二点火脉冲。但是，对于第三缸，一旦接收到第三电路63沿线路76发出的信号，微处理器12使得燃油喷入该气缸的时间在火花信号发生之前大大加长。图11示出了各缸对应的时间，该段时间过后发动机在均匀模式下运转，并且燃油在上死点之前喷入的时刻比以前早许多，因此，火花发生相对于燃油喷射时刻而言较″正常情况下″落后很多。
因此，可以看出，本文所述的燃油喷射控制系统包括第一电路51，该电路51用于在微处理器12收到来自监测曲轴48之曲轴转角的传感器50发来的信号而决定的第一曲轴转角修正发动机RPM。电路51使得喷入各气缸的分层模式燃油喷射在发动机RPM处于约怠速至等于(或低于)某个预定值的X-RPM的第一范围内时可以及时变化(在上死点之前-这是本领域所公知的)。
第二电路63沿线路76向微处理器12提供一信号以使得燃油在等于或大于预定(X-RPM)发动机转速的第二发动机转速按照均匀模式喷入气缸。
第三电路77使微处理器12在比第一曲轴转角更靠近TDC的第二曲轴转角修正发动机RPM并且在且仅在第二发动机转速等于(或大于)第一发动机转速范围之最大值X-RPM时使分层模式的燃油喷射转变为均匀模式的燃油喷射。
尽管图中所示的第一电路51，第三电路63和第三电路77全都联接在微处理器12上，但是，很明显这些电路中的每一个的各部件可以是微处理器12的一部分，因此这些每个这些电路的至少一部分可以属于微处理12或者全都属于微处理器12。本发明控制系统还可以由微处理器12内的软件程序操纵。
因此，本发明燃油喷射控制系统包括至少一个与微处理器12相联的燃油喷射器电路16，此电路用于接收分层模式控制信号并在第一RPM范围内使燃油在上死点之前与发动机RPM成比例的变化时刻喷入气缸。在该第一发动机RPM范围内微处理器12在第一曲轴转角修正发动机RPM，而且一点火电路22与微处理器12相联以在燃油喷射之后产生定时变化的点火，当发动机转速在第一发动机RPM范围内增加时，微处理器12相对上死点逐渐提前分层模式的燃油喷射。
本发明燃油喷射控制系统10的第一电路51包括一个传感器52，此传感器52用于检测瞬时发动机RPM(和/或基于节气门位置的负荷)，微处理器12通过从传感器52获得瞬时发动机RPM来确定一个瞬时发动机RPM被修正的曲轴转角，该传感器52提供一个信号使微处理器12采用分层模式的燃油喷射。
本发明燃油喷射控制系统的第二电路63包括一个转变RPM存储装置64，此装置与瞬时发动机RPM传感器52相联，以在且仅在瞬时发动机RPM等于(或大于)第一发动机RPM范围(为微处理器12内储存的转变RPM所代表)时使发动机RPM在曲轴的一转内被微处理器12在比第一曲轴转角更靠近上死点的第二曲轴转角修正，从而使微处理器12产生一个信号按照均匀模式控制燃油喷射的定时。
该第二电路还包括一个比较器66，该比较器66用于比较来自传感器52的瞬时发动机RPM和来自存储装置64的转变RPM，比较器66与微处理器12之间联接有一逻辑电路，该逻辑电路包括反相器70，与门58和与门74，此逻辑电路用于通过线路60禁止与门58从而使第一电路51不起作用，通过沿线路76向微处理器12提供一信号使第二电路63被激活从而将燃油喷射控制从分层模式转变为均匀模式。
第三电路77包括一个信号发生装置，例如双稳定多谐振荡器79，该振荡器79向微处理器12提供一新的曲轴转角修正位置。该振荡器由来自较器66的线路80上的一信号设定，以对微处理器12提供新信号，在适当时刻，一转或两转后，微处理器12在线路78上提供一重置信号，此信号又在线路82上产生一信号以重新建立原始曲轴转角RPM修正位置。
可以理解，尽管如图所示双稳定多谐振荡器79形成第三电路77的一部分，但是该图仅用于解释目的，双稳定多谐振荡器79可以是微处理器12的一部分，该部分存储着标准和过渡修正角并且在适当时机提供适当的信号。
因此，传感器52当被微处理器12内存储的曲轴角RPM修正信号所调用时作为了一个取样装置(与微处理器12相联)在各缸上死点之前的一第一曲轴位置采样发动机转速。与门58是一个联接在微处理器12与取样装置52之间的门装置，用于使喷入各缸的燃油喷射根据所采样的RPM按照分层模式进行以便微处理器12使喷入各缸的燃油喷射随着发动机RPM增加而相对上死点逐渐在更早的曲轴位置(提前)发生。第二电路63中的装置64可以是一个存储装置，此装置形成微处理器12的一部分，并且储存着一个转变RPM，在该转变RPM喷入各缸的燃油喷射在更靠近TDC的一第二曲轴转角被确定，当且仅当取样瞬时RPM等于或大于储存的转变RPM时微处理器12使燃油点火基于均匀模式。如上所述，第三电路77内的双稳定装置79用于改变采样RPM的曲轴转角，并且联接在微处理器12上以使得仅在实际瞬时RPM等于(或大于)存储转变RPM时在比各缸的第一曲轴转角更靠近上死点的第二曲轴转角采样发动机转速，从而使喷入各缸的燃油喷射在一相对上死点固定的曲轴位置发生，进而导致分层模式的燃油喷射转变为均匀模式的燃油喷射。
因此，本申请公开了一种用于内燃机燃油喷射控制系统的新颖的修正策略，按照该策略在一包括怠速直到一预定固定RPM的发动机转速下发动机按照一种分层模式燃油喷射初始运转，当发动机转速高于该转速后发动机按照一种均匀模式燃油喷射初始运转。本发明新颖的策略使得通常在一标准修正点发生的发动机RPM取样在一转或两转内转变到一远离标准修正点的预定“临时”修正点，之后修正点重又回到“标准”修正点。
后附权利要求书中的相应结构、材料、动作及所有装置或步骤及功能构件的等同物都要包括任何结合其它要求保护的构件发挥功能的结构、材料或动作，如权利要求书中所具体要求保护的。
权利要求
1.一种内燃机燃油喷射控制系统，该内燃机具有一曲轴、若干火花塞，每一气缸一个用于喷射燃料的每缸一个的燃油喷射器、一微处理器和与该微处理器相联的一曲轴转角位置检测器，该控制系统包括一第一电路(51)，用于在第一曲轴转角修正发动机运转参数，并使在第一发动机运转参数范围内时燃油喷入各缸成分层模式；一第二电路(63)，用于使在比所述第一发动机运转参数范围大的第二发动机运转参数范围内燃油喷入各缸基于一种均匀模式；及一第三电路(77)，用于在比所述第一曲轴转角更靠近上死点的第二曲轴转角修正发动机RPM，并当且仅当所述第二发动机运转参数范围大于所述第一发动机运转参数范围时使燃油喷射的分层模式转变为燃油喷射的均匀模式。
2.如权利要求1所述的燃油喷射控制系统，其特征在于所述发动机运转参数是转/分(RPM)；所述第一发动机运转参数范围是从约怠速RPM到一预定的RPM；及所述第二发动机运转参数范围是一大于该预定RPM的RPM。
3.如权利要求2所述的燃油喷射控制系统，还包括至少一个与所述微处理器(12)相联的燃油喷射器电路(16)，用于接收分层模式的燃油喷射控制信号，此信号用于使燃油在所述第一发动机运转RPM范围内在与该发动机RPM成比例变化的曲轴转角喷入所述气缸；所述微处理器在所述第一发动机运转RPM范围内在第一曲轴转角修正发动机RPM；及一点火电路(26)，与微处理器相联，用于在根据所述变化曲轴转角喷射燃油后使致点火，随着发动机转速在所述第一发动机RPM范围内增加，所述燃油喷射相对于上死点逐渐提前。
4.如权利要求3所述的燃油喷射控制系统，其特征在于所述第一控制电路包括一用于检测瞬时发动机RPM的传感器(52)；及一用于储存一曲轴转角的存储装置(12)，在该储存的曲轴转角瞬时发动机RPM被检测并修正。
5.如权利要求4所述的燃油喷射控制系统，其特征在于所述第二电路包括一转变RPM存储装置(64)，与所述瞬时发动机RPM传感器(52)和所述微处理器(12)相联，当且仅当检测到的瞬时发动机RPM大于所述第一发动机RPM范围时，该存储装置通过所述微处理器(12)在至少曲轴一转内在比所述第一曲轴转角更靠近上死点的所述第二曲轴转角将发动机RPM修正，从而使微处理器(12)产生一控制燃油喷射定时的固定曲轴转角信号。
6.如权利要求5所述的燃油喷射控制系统，其特征在于所述第二电路(63)还包括一个用于将所述瞬时发动机RPM与所述转变RPM相比较的比较器(66)；及联接在该比较器与所述微处理器之间的逻辑电路装置(70、74)。用于使所述第一电路(51)不能而使所述第二电路(63)能将燃油喷射控制从分层模式转变为均匀模式。
7.如权利要求6所述的燃油喷射控制系统，其特征在于所述第三电路(77)包括一个联接在所述微处理器(12)与所述比较器(66)之间的信号控制装置(79)，该信号控制装置用于使曲轴转角RPM修正，在至少一转内从“标准”修正点转变到一预定的“临时”修正点，此后，该“临时”修正点便回复到所述“标准”修正点。
8.如权利要求1所述的燃油喷射控制系统，其特征在于所述发动机运转参数是代表发动机负荷的节气门位置；所述第一发动机运转参数范围是从代表相当增加的发动机负荷的节气门位置到代表最大预定发动机负荷的节气门位置；及所述第二发动机运转参数范围是一节气门位置，该节气门位置代表比所述第一发动机运转参数范围之所述最大预定发动机负荷大的发动机负荷。
9.一种内燃机燃油喷射控制系统，该内燃机具有若干气缸、一相对各气缸具有一上死点位置的旋转曲轴、一微处理器、每发动机气缸一个的火花塞、一可从最小位置被提前到最大位置的节气门及一用于向各缸喷射燃油的燃油喷射器，该控制系统包括一传感器(52)，该传感器用于产生一代表实际瞬时节气门位置的信号；取样装置(12、50)，该取样装置与所述传感器(52)相联，用于在各缸上死点之前的一第一曲轴转角采样所述瞬时节气门位置；门装置(58)，该门装置联接在所述微处理器(12)与所述传感器(12)之间，用于使喷入各缸的燃油喷射相对于所采样的节气门位置成分层模式进行，从而微处理器(12)随着节气门位置从所述最小位置开大时使喷入各缸的燃油喷射在一愈加更早的曲轴转角发生；一存储装置(64)，该存储装置用于储存一转变节气门位置，如果所采样的瞬时节气门位置等于或大于了所述储存的转变节气门位置，在该节气门位置喷入各缸的燃油喷射就会依照均匀模式进行；及一联接在所述微处理器和所述存储装置上的装置(79)，当且仅当实际瞬时节气门位置等于或大于所储存的转变节气门位置时，该装置(79)使采样所述节气门位置的所述第一曲轴转角转变到比相应于各缸的该第一曲轴转角更靠近上死点的第二曲轴转角，以使喷入各缸的燃油喷射按照均匀模式进行，从而导致从所述分层模式燃油喷射至均匀模式燃油喷射的转变。
10.一种用于确定如下内燃机的正确燃油喷射定时的系统，该内燃机具有若干气缸、一具有相应于各缸上死点的转动曲轴、每缸一个的火花塞和一每缸一个的燃油喷射器，该系统包括一分层模式燃油喷射系统(51)，该系统用于提供一信号使各缸的分层燃油喷射在相应于各缸之曲轴上死点之前的一可变时刻发生；一计算机，该计算机与所述分层模式燃油喷射系统(51)相联，用于使各缸中的燃油喷射在相应于各缸之所述曲轴上死点之前的一曲轴转角发生，该曲轴转角根据从约怠速到一预定RPM的范围内的发动机转速的变化而变化；一存储装置(64)，该存储装置用于储存一预定的RPM转变点，在该转变点之下燃油喷射按照分层模式发生，在该转变点之上燃油喷射按照一种均匀模式发生；及一发动机RPM传感器(52)，该传感器置于所述分层模式燃油喷射系统(51)之内，与所述存储装置(64)相联，用于在分层模式燃油喷射系统内当实际RPM小于转变RPM时在各缸上死点之前的第一曲轴转角修正发动机RPM、当实际RPM等于或大于所述转变RPM时在比所述第一曲轴转角位置更靠近上死点的第二曲轴转角修正发动机RPM。
11.一种内燃机的燃油喷射系统，该内燃机具有若干气缸、一以变化RPM转动的曲轴和每缸一个的燃油喷射器，该燃油喷射系统包括一个第一电路(52、58)，该电路用于当发动机RPM处于约从怠速至小于X-RPM的第一范围内时，使分层燃油在与发动机RPM成比例的时刻喷入各气缸；电路装置(12、77)，这些电路装置与所述第一电路(52、58)相联，用于在所述第一RPM范围内在第一曲轴转角位置修正发动机RPM；和一转变RPM传感器(64)，该传感器联接在所述电路装置(12、77)和所述第一电路(52、58)上，用于当且仅当所述发动机RPM等于或大于X-RPM时在曲转之至少一转内在比所述第一曲轴转角位置更靠近上死点的第二曲轴转角位置修正发动机RPM，从而导致燃油按照均匀模式喷入各气缸。
12.一种向一内燃机提供燃油喷射的方法，包括如下步骤检测发动机瞬时RPM；及当且仅当发动机RPM发生如此转变，即第二发动机RPM超过其中出现分层燃油喷射模式的第一发动机RPM范围时，从该第一发动机RPM范围内使用的基于第一RPM取样曲轴转角位置的分层燃油点火模式转变到一种基于比所述第一RPM取样曲轴转角位置更靠近上死点的第二RPM取样曲轴转角位置的均匀燃油喷射模式系统。
全文摘要
一种用于内燃机的燃油喷射系统,该系统在第一发动机转速范围内按照一种分层燃油喷射模式进行操作、在比该第一范围大的第二发动机转速按照一种均匀燃油喷射模式进行操作。对各发动机确定一个转变转速,当转速(或负荷)从分层模式下的转速(或负荷)增加到转变点时,发动机转速修正点在一或两转内从“标准”修正点转变到一预定的“临时”修正点,此后修正点重又回到“标准”修正点。
文档编号F02D41/30GK1241239SQ98801428
公开日2000年1月12日 申请日期1998年7月28日 优先权日1997年7月30日
发明者P·J·拜尔斯马 申请人:舷外发动机公司