內燃機的控制裝置和方法 1

內燃機的控制裝置和方法1

內燃機的掌握裝置和方法專利名稱:內燃機的掌握裝置和方法技術領域:本創(chuàng)造涉及內燃機的掌握裝置和方法,該內燃機具有將燃料噴入進氣口的口噴射器和將燃料直接噴入燃燒室的缸內噴射器。

背景技術:具有將燃料噴入進氣口的口噴射器和將燃料直接噴入燃燒室的缸內噴射器的內燃機是常規(guī)已知的-255539。

此內燃機中,依據(jù)負荷在缸內噴射器與口噴射器之間切換燃料噴射。

另外,若在內燃機加速的時候從缸內噴射器切換至口噴射器,應延遲噴射器之間的切換,以抑制由于加速時噴射器之間的切換導致較稀的空燃比或者增多。

在進行口噴射器與缸內噴射器之間的切換或口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率發(fā)生相當大的變動波動時,內燃機的燃燒室內的燃燒狀態(tài)也顯著變化。

由此,即便如上述常規(guī)內燃機那樣延遲從缸內噴射器切換至口噴射器,也難以在過渡狀態(tài)下例如加速時良好地抑制內燃機的轉矩變動或與目標空燃比的偏差。

創(chuàng)造內容由上所述,本創(chuàng)造目的是供應一種內燃機的掌握裝置和方法,在進行口噴射器與缸內噴射器之間的切換或口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率發(fā)生相當大的變動時,該裝置和方法能夠良好地抑制內燃機的轉矩變動或與目標空燃比的偏差。

依據(jù)本創(chuàng)造,一種內燃機的掌握裝置具有將燃料噴入進氣口的口噴射器和將燃料直接噴入燃燒室的缸內噴射器并通過在該燃燒室內燃燒空氣燃料混合物來產生動力,該內燃機的掌握裝置包括判定裝置,該判定裝置判定內燃機的運轉狀態(tài)是否表現(xiàn)為過渡狀態(tài);負荷猜測推定裝置,該負荷猜測裝置在判定裝置判定內燃機的運轉狀態(tài)表現(xiàn)為過渡狀態(tài)時,基于該內燃機的運轉狀態(tài)猜測該內燃機的負荷率負荷因數(shù);以及噴射比率計算裝置,該噴射比率計算裝置基于由負荷猜測裝置猜測的負荷率計算口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

本內燃機的掌握裝置適用于具有口噴射器和缸內噴射器的內燃機,且包括判定單元、負荷猜測單元和噴射比率計算單元。

判定單元判定內燃機的運轉狀態(tài)是否表現(xiàn)為過渡狀態(tài),負荷猜測單元在判定單元判定內燃機的運轉狀態(tài)表現(xiàn)為過渡狀態(tài)時,基于指示該內燃機的運轉狀態(tài)的參數(shù)例如發(fā)動機轉速或節(jié)氣門開度打開位置猜測該內燃機的負荷率。

噴射比率計算單元基于由負荷猜測單元猜測的負荷率計算口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

在包括上述掌握裝置的內燃機中,當該內燃機進入過渡狀態(tài)例如加速時,負荷猜測單元猜測負荷率,基于負荷率的猜測值猜測負荷率計算口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

因此,當口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率在過渡狀態(tài)下變化包括口噴射器與缸內噴射器之間的切換時,口噴射器和缸內噴射器之一或兩者依據(jù)基于猜測負荷率算出的燃料噴射比率快速噴射適當量的燃料。

這樣,掌握裝置能夠良好地抑制當在過渡狀態(tài)下燃料噴射比率變化進行噴射器之間的切換時內燃機的轉矩變動或者與目標空燃比的偏差。

優(yōu)選地,依據(jù)本創(chuàng)造的內燃機的掌握裝置還包括噴射比率設定裝置,該噴射比率設定裝置在由噴射比率計算裝置算出的燃料噴射比率的前一值的變動量大于規(guī)定值時允許口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率的變化。

采納此構造,當由噴射比率計算裝置算出的前一燃料噴射比率的變動量不大于規(guī)定值時,不進行口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率的任何變化口噴射器與缸內噴射器之間的切換。

由此,隨著燃料噴射比率變化噴射器之間切換的次數(shù)削減,能夠降低消失內燃機的轉矩變動或者與目標空燃比的偏差的可能性。

優(yōu)選地,內燃機適用于具有允許自動定速巡航行駛的定速掌握系統(tǒng)的車輛,以及當判定裝置已判定內燃機的運轉狀態(tài)表現(xiàn)為除過渡狀態(tài)以外的狀態(tài)時,在定速掌握系統(tǒng)作動時,噴射比率設定裝置禁止口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率變化。

一般,在具有用于將車速掌握為基本恒定值的定速掌握系統(tǒng)的車輛中,依據(jù)其行駛條件執(zhí)行加速和減速。

因此,在一些狀況中,在定速掌握系統(tǒng)作動期間應轉變口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率應進行口噴射器與缸內噴射器之間的切換。

然而,在利用定速掌握系統(tǒng)維持車速基本恒定的狀態(tài)下,人體可以感覺到由于燃料噴射比率變化引發(fā)內燃機的轉矩變動或者空燃比的偏差而導致的振動。

因此,當內燃機的運轉狀態(tài)不表現(xiàn)為過渡狀態(tài)且定速掌握系統(tǒng)作動時,優(yōu)選禁止口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率的變化。

通過在定速掌握系統(tǒng)作動期間禁止燃料噴射比率的變化噴射器之間的切換,可以降低人體感覺到由于燃料噴射比率變化引發(fā)轉矩變動或者空燃比的偏差而導致的振動的頻率。

依據(jù)本創(chuàng)造的另一種內燃機的掌握裝置具有用于將燃料噴入進氣口的口噴射器和直接將燃料噴入燃燒室的缸內噴射器、與變速器組合并通過在該燃燒室內燃燒空氣燃料混合物來產生動力,該內燃機的掌握裝置包括判定裝置,該判定裝置判定換檔要求是否已發(fā)送給變速器;負荷猜測裝置,該負荷猜測裝置在判定裝置判定換檔要求已發(fā)送時,基于內燃機的運轉狀態(tài)猜測該內燃機的負荷率;以及噴射比率計算裝置,該噴射比率計算裝置基于由負荷猜測裝置猜測的負荷率計算口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

當執(zhí)行變速器的換檔時轉變口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

本內燃機的掌握裝置也適用于具有口噴射器和缸內噴射器的內燃機,且包括判定單元、負荷猜測單元和噴射比率計算單元。

判定單元判定換檔要求是否已發(fā)送給變速器。

當判定單元判定換檔要求已發(fā)送時,負荷猜測單元基于指示內燃機的運轉狀態(tài)的參數(shù)例如換檔后的猜測發(fā)動機轉速或者該時點的節(jié)氣門開度猜測該內燃機的負荷率。

噴射比率計算單元基于由負荷猜測單元猜測的負荷率計算口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

在變速器換檔時,掌握裝置轉變口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

在包括此掌握裝置的內燃機中,當換檔時,負荷猜測單元猜測內燃機的負荷率,基于負荷率的猜測值猜測負荷率計算口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

另外,與換檔基本同時地進行燃料噴射比率的轉變噴射器之間的切換,口噴射器和缸內噴射器之一或兩者依據(jù)基于猜測負荷率算出的燃料噴射比率快速地噴射適當量的燃料。

由此,掌握裝置能夠良好地抑制在燃料噴射比率變化進行噴射器之間的切換時內燃機的轉矩變動或者與目標空燃比的偏差。

另外,即使由于燃料噴射比率的變化導致些微的轉矩變動,也能夠被就體感而言可容許的換檔時振動所抵消。

依據(jù)本創(chuàng)造的一種內燃機的掌握方法,該內燃機具有用于將燃料噴入進氣口的口噴射器和直接將燃料噴入燃燒室的缸內噴射器并通過在該燃燒室內燃燒空氣燃料混合物來產生動力,該方法包括步驟判定內燃機的運轉狀態(tài)是否表現(xiàn)為過渡狀態(tài);當判定單元判定內燃機的運轉狀態(tài)表現(xiàn)為過渡狀態(tài)時,基于該內燃機的運轉狀態(tài)猜測該內燃機的負荷率;以及基于在步驟中猜測的負荷率計算口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

依據(jù)本創(chuàng)造的另一種內燃機的掌握方法,該內燃機具有用于將燃料噴入進氣口的口噴射器和直接將燃料噴入燃燒室的缸內噴射器、與變速器組合并通過在該燃燒室內燃燒空氣燃料混合物來產生動力,該內燃機的掌握方法包括步驟判定換檔要求是否已發(fā)送給變速器;當在步驟中判定換檔要求已發(fā)送時,基于內燃機的運轉狀態(tài)猜測該內燃機的負荷率;基于在步驟中猜測的負荷率計算口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率;以及在執(zhí)行變速器的換檔時轉變口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率。

依據(jù)本創(chuàng)造,能夠獲得這樣一種內燃機的掌握裝置和方法,該裝置和方法能夠良好地抑制在進行口噴射器與缸內噴射器之間的切換或者該口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率顯著變化時內燃機的轉矩變動或者與目標空燃比的偏差。

圖1是采納依據(jù)本創(chuàng)造的掌握裝置的內燃機的構造的示意圖;圖2是用于說明圖1所示內燃機的操作的時間圖;圖3是一幅流程圖,說明為轉變圖1所示內燃機中口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率而執(zhí)行的程序;以及圖4是一幅流程圖,說明為轉變圖1所示內燃機中口噴射器與缸內噴射器之間的燃料噴射比率而執(zhí)行的另一程序。

詳細實施例方式以下參照實施本創(chuàng)造的最佳方式。

圖1是采納依據(jù)本創(chuàng)造的掌握裝置的內燃機的構造的示意圖。

圖1所示內燃機1詳細表現(xiàn)為一種車輛用多缸內燃機例如,四缸內燃機,盡管圖1僅示出一個缸。

由于在每個燃燒室2內的空氣燃料混合物的燃燒導致活塞3往復運動,內燃機1自未示出的曲軸接收動力。

盡管內燃機1在這里被描述為所謂的汽油機,但本創(chuàng)造不限于此,本創(chuàng)造當然也可適用于柴油機。

如圖1所示,與各燃燒室2連通的進氣口4與進氣歧管6連接,與各燃燒室2連通的排氣口5與排氣歧管7連接。

對于每個燃燒室2,開閉進氣口4的進氣門和開閉排氣口5的排氣門設置在內燃機1的氣缸蓋內。

每個進氣門和每個排氣門經(jīng)由氣門傳動作動機構8開閉,該氣門傳動機構8包括可轉變進氣門和排氣門中至少一個的氣門開啟特性的氣門正時相位轉變機構氣門開啟性能設定裝置。

另外,內燃機1包括數(shù)量與氣缸數(shù)量對應的火花塞9,火花塞9以向對應燃燒室2內伸出的方式設置在氣缸蓋內。

此外,內燃機1包括數(shù)量與氣缸數(shù)量對應的缸內噴射器10。

每個缸內噴射器10可將燃料例如汽油直接噴入對應燃燒室2內,且經(jīng)由燃料供應管與用于存儲液體燃料例如汽油的燃料箱連接以上任一者都未示出。

此外,如圖1所示,內燃機1包括多個數(shù)量與氣缸數(shù)量對應的口噴射器10。

每個口噴射器10可將燃料例如汽油噴入對應的進氣口4內,且經(jīng)由未示出的燃料供應管與用于存儲液體燃料例如汽油的燃料箱連接。

至少一個缸內噴射器10供應給每個燃燒室2,以及至少一個口噴射器10供應給每個進氣口4。

內燃機1的每個活塞3形成為在其頂面內具有所謂的深碗,即,具有形成在頂面內的凹部3。

內燃機1中,在空氣被吸入每個燃燒室2內的狀態(tài)下,能夠從各缸內噴射器10朝向各燃燒室2內的活塞3的凹部3直接噴射燃料例如汽油。

由于一層空氣燃料混合物以與四周空氣層分別分層的方式形成在火花塞9四周,所以內燃機可采納極稀的空氣燃料混合物來執(zhí)行穩(wěn)定的層狀分層燃燒。

同時,如圖1所示,進氣歧管6與穩(wěn)壓箱11連接,穩(wěn)壓箱11經(jīng)由空氣供應管12與未示出的空氣濾清器連接。

另外,用于調整進氣量的節(jié)氣門14設置在空氣供應管12的中間中途。

在本實施例中,具有檢測加速踏板的操作量下壓量的加速器位置傳感器14、用于開閉節(jié)氣門14的節(jié)氣門電機14以及用于檢測節(jié)氣門14的開度的節(jié)氣門開度傳感器14的電子掌握節(jié)氣門作為節(jié)氣門14。

另外,如圖1所示,排氣歧管7與排氣管15連接。

含有例如吸留還原催化劑的催扮裝置16設置在排氣管15的中間內,催扮裝置16凈化來自每個燃燒室2的排氣。

上述內燃機1包括構成依據(jù)本創(chuàng)造的掌握裝置的電子掌握單元20以下,稱為“”。

20包括、、、輸入輸出端口、用于存儲各類信息和映射圖的存儲裝置等,它們中的任一者都沒有示出。

20具有與上述氣門傳動機構8、火花塞9、各噴射器10,10、加速器位置傳感器14、節(jié)氣門電機14和節(jié)氣門開度傳感器14連接的輸入輸出端口,以及各種傳感器例如車速傳感器21和曲軸轉角傳感器22。

內燃機1的曲軸未示出與自動變速器100連接,且減振器介于其間。

自動變速器100給20供應指示有關換檔位置、變速狀態(tài)等的信息的信號。

20使用存儲在存儲裝置內的各種映射圖且基于利用各種傳感器檢測到的值來掌握氣門傳動機構8、火花塞9、各噴射器10和10、節(jié)氣門14等,以便獲得預期的輸出。

另外,在本實施例中,20與車速傳感器21一起構成所謂的定速掌握系統(tǒng)恒速掌握系統(tǒng)。

換句話說,20掌握節(jié)氣門14和各噴射器10,10,以便當設置在車輛內的規(guī)定開關接通時利用車速傳感器21檢測到的車輛行駛速度被維持在規(guī)定值。

在包括口噴射器10和缸內噴射器10的內燃機1中,出于改進性能和削減排放的觀點,較頻繁地轉變口噴射器10與缸內噴射器10之間的燃料噴射比率。

這里,轉變燃料噴射比率包括口噴射器10與缸內噴射器10之間的切換,這意味著來自口噴射器10與缸內噴射器10之一的燃料噴射量被設定為零。

基本上,基于利用進氣量確定的內燃機1的負荷率設定口噴射器10與缸內噴射器10之間的燃料噴射比率。

這里,當負荷率在例如加速或減速時的內燃機過渡狀態(tài)下突然變化時,響應于此,在口噴射器10與缸內噴射器10之間進行切換或者大幅轉變燃料噴射比率。

然而,若不實行任何措施,如圖2所示,車輛駕駛員操縱加速踏板同設定口噴射器10與缸內噴射器10之間燃料噴射比率之間的時間延遲較大。

這會導致內燃機1的轉矩變動或與目標空燃比的偏差,而它們會導致駕駛性能或排放惡化。

考慮到這些因素,在依據(jù)本實施例的內燃機1中,為抑制由于口噴射器10與缸內噴射器10之間的燃料噴射比率的變化導致轉矩變動或空燃比偏差,以提高駕駛性能或者削減排放,20每隔預定時間段重復執(zhí)行圖3所示程序。

這里,20在內燃機1的操作過程中基于來自節(jié)氣門開度傳感器14的信號獲得節(jié)氣門14的開度節(jié)氣門開度的每單位時間變化量Δ,且基于所獲得的變化量Δ判定內燃機1的運轉狀態(tài)是否表現(xiàn)為過渡狀態(tài)10。

在10,當節(jié)氣門開度的變化量Δ的肯定值大于規(guī)定值時,20判定內燃機1的運轉狀態(tài)表現(xiàn)為過渡狀態(tài)。

在10,若基于車輛駕駛員的加速器操作量已顯著轉變這個事實判定內燃機1的運轉狀態(tài)進入過渡狀態(tài),則20在12基于來自曲軸轉角傳感器22的信號獲得此時的發(fā)動機轉速,且基于來自節(jié)氣門開度傳感器14的信號獲得此時的節(jié)氣門開度。

另外,20基于所獲得的發(fā)動機轉速和節(jié)氣門開度猜測獲得駕駛員操作加速器后緊接著的負荷率猜測負荷率,參見圖2中的虛線。

在本實施例中,預先考慮各種試驗結果預備用于限定發(fā)動機轉速、節(jié)氣門開度和內燃機1的負荷率猜測負荷率之間的相互關系的負荷率猜測映射圖,該映射圖存儲在20的存儲裝置中。

于是,在12,20從負荷率猜測映射圖讀取與在12處獲得的發(fā)