[发明专利]内燃机的控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的控制设备，更具体而言，涉及在设置有用于将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射装置(缸内喷射器)和用于将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷射装置(进气歧管喷射器)的内燃机中从层状燃烧运行转换为均匀燃烧运行时进行的燃料喷射控制。

背景技术

在具有将燃料直接喷射到发动机的燃烧室中的主燃料喷射阀(缸内喷射器)和将燃料喷射到进气口中的辅助燃料喷射阀(进气歧管喷射器)的发动机中，已经提出根据运行状态在层状燃烧区域中的运行(以下称为“层状燃烧运行”)与均匀燃烧区域中的运行(以下称为“均匀燃烧运行”)之间进行切换的燃料喷射控制。

具体而言，在日本专利早期公开号2001-020837所揭示的一种燃料喷射控制设备中，在层状燃烧运行时辅助燃料喷射阀(进气歧管喷射器)相对于总燃料喷射量的燃料喷射比率被设定为0，由此仅通过主燃料喷射阀(缸内喷射器)进行燃料喷射。这可减小主燃料喷射阀的容量，并提高低负载区域中的喷射速度以及因此提高层状燃烧性能。在均匀燃烧运行时，以主燃料喷射阀与辅助燃料喷射阀之间适当的燃料喷射比率来进行燃料喷射，由此可以获得基于运行状态的均匀燃烧性能。

发明内容

在层状燃烧运行时，主要经由缸内喷射器进行燃料喷射，而在均匀燃烧运行时，使用缸内喷射器与进气歧管喷射器两者来提供所需的总燃料喷射量。此外，在从层状燃烧运行转换为均匀燃烧运行的运行模式转换时，设定的空燃比从稀燃区域改变至理论混合物比率区域。

在层状燃烧运行时，在压缩行程期间进行缸内喷射。燃料被直接喷雾到发动机活塞的顶表面(活塞顶表面)上以及气缸的内周表面(气缸内周表面(气缸筒))上，由此燃料易于沉积在这些表面上。在气缸内不能加速燃料的雾化的发动机冷态时，这种趋势特别显著。在内燃机内的燃料沉积会在随后的燃烧期间导致黑烟的产生或未燃烧成分的增多，从而导致排气排放性能的劣化。此外，因为燃料导致润滑油稀释，内燃机的润滑性也可能会劣化。

此外，一旦发生燃料沉积，相较于没有燃料沉积的情况，随后喷射到气缸中的燃料将易于沉积在活塞顶表面和/或气缸内周表面上。因此，如果在从层状燃烧运行转换至均匀燃烧运行时(特别是在发动机冷态下)缸内喷射的燃料喷射比率较大，则因为新喷射的燃料将沉积在活塞顶表面和/或气缸内周表面上，所以在内燃机内的燃料沉积将增大。结果，在燃烧室内实际燃烧的燃料量会不足，在此情况下气缸中(燃烧室中)的空燃比不能迅速从稀燃区域切换至理论混合物比率区域。由此可能不能正常地进行均匀燃烧运行，可能导致燃烧的劣化。这种燃烧劣化可以引起排气排放性能的劣化、发动机速度的降低以及其他问题。

相反，如果在从层状燃烧运行转换至均匀燃烧运行时(特别是在发动机冷态下)通过缸内喷射的燃料喷射比率非常低(接近零)，则尽管可以抑制新喷射燃料的沉积，但是层状燃烧运行期间沉积的燃料将会被燃烧，在此情况下在燃烧室内实际燃烧的燃料量变的过大，导致排气排放特性的劣化。

进行了本发明以解决上述问题，本发明的目的在于提供一种内燃机的控制设备，所述内燃机具有用于将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机构和用于将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷射机构，所述控制设备在从层状燃烧运行转换为均匀燃烧运行时可适当地设定第一和第二燃料喷射机构之间的燃料喷射比率，以防止在气缸内实际燃烧的燃料量的不足或过多，从而维持发动机的正常燃烧状态。

根据本发明的内燃机的控制设备是一种内燃机的控制设备，所述内燃机包括用于将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射装置和用于将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷射装置，所述控制设备包括燃料喷射控制部分。所述燃料喷射控制部分被设置成根据运行状态在均匀燃烧运行与层状燃烧运行之间进行切换，并相对于所需的总燃料喷射量来控制所述第一燃料喷射机构的燃料喷射比率和所述第二燃料喷射机构的燃料喷射比率。此外，所述燃料喷射控制部分包括第一燃料喷射比率设定部分和第二燃料喷射比率设定部分。所述第一燃料喷射比率设定部分基于与所述内燃机在所述均匀燃烧运行中的运行状态相关联的信息来设定所述燃料喷射比率。所述第二燃料喷射比率设定部分在规定时段期间替代所述第一燃料喷射比率设定部分来设定所述燃料喷射比率(所述规定时段开始于从所述层状燃烧运行到所述均匀燃烧运行的切换时间点)，并且相对于相同内容的所述信息，将所述第二燃料喷射机构的所述燃料喷射比率(1-r)增大为大于由所述第一燃料喷射比率设定部分所进行的设定。