[发明专利]用于内燃机的控制设备

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于内燃机的控制设备，该内燃机包括将燃料喷射到气缸的第一燃料喷射机构(缸内喷射器)和将燃料喷射到进气歧管或进气端口的第二燃料喷射机构(进气歧管喷射器)，更具体地涉及用于在催化剂到达化学计量空燃比之前的排气系统的空燃比的反馈控制。

背景技术

公知内燃机包括用于将燃料喷射到进气歧管的进气歧管喷射器和用于将燃料喷射到发动机燃烧室的缸内喷射器，其中，当发动机负载低于预设负载时，停止进气歧管喷射器的燃料喷射，当发动机负载高于预设负载时，进行从进气歧管的燃料喷射。

一般而言，在内燃机的排气系统中提供用于净化排气中的有害成分的催化转化器。三元催化转化器通常用作这样的催化转化器。三元催化转化器对一氧化碳(CO)和未燃烧的碳化氢(HC)进行氧化，并减少氮氧化物(NO_X)，己将它们转化为无毒的二氧化碳(CO₂)、水蒸气(H₂O)和氮气(N₂)，其中一氧化碳、碳化氢和氮氧化物是排气中的三种有毒成分。

三元催化转化器的净化功能取决于燃烧室中产生的空气燃料混合气体的空燃比。当空燃比在化学计量空燃比附近时，三元催化转换器工作最有效。这是因为，由于当空燃比较稀时，氧化反应活跃，而还原反应不活跃，所有上述的这三种有毒成分不能顺利地被净化，而当空燃比较浓并且排气中的氧气量较低时，还原反应活跃，而氧化反应不活跃。因此，包括三元催化转化器的内燃机具有设置在排气歧管处的输出线性型氧气传感器。基于氧气传感器测量的氧气浓度，执行空燃比反馈控制，使得内燃机中的空气燃料混合气体的空燃比对应于化学计量空燃比(理想空气燃料混合气体比；下文亦称为化学计量比)。

日本专利公开No.11-351011公开一种用于内燃机的燃料喷射控制设备，该内燃机包括辅助燃料喷射阀，除了直接将燃料喷射到燃烧室中的主燃料喷射阀之外，辅助燃料喷射阀将燃料喷射到进气歧管。在预定工作条件下使辅助燃料喷射阀工作。在主燃料喷射阀和辅助燃料喷射阀分担将燃料喷射到内燃机的情况下，实现控制，以防止在辅助燃料喷射阀的工作和非工作之间切换时由空燃比中暂时误差引起的错误获取。该控制设备对应于直接喷射火花塞型的内燃机的燃料喷射控制设备，该直接喷射火花塞型的内燃机包括直接将燃料喷射到燃烧室的主燃料喷射阀。该控制设备包括：基本燃料喷射量计算装置，基于发动机的工作条件计算基本燃料喷射量；空燃比反馈修正系数设置装置，根据预定空燃比反馈控制条件下的空燃比传感器检测的空燃比是低还是高，设定增大/减小空燃比反馈修正系数；重写获取修正系数存储装置，存储获取修正系数；燃料喷射量计算装置，基于基本燃料喷射量、空燃比反馈修正系数和获取修正系数计算燃料喷射量；以及获取装置，基于在预定获取条件下获取的空燃比反馈修正系数沿接近基准值的方向更新获取修正系数。该控制设备还包括切换控制设备，该切换控制设备在预定工作条件下使辅助燃料喷射阀工作，使得主燃料喷射阀和辅助燃料喷射阀分担将燃料喷射到内燃机。设置获取禁止装置，以在辅助燃料喷射阀的工作和非工作状态之间切换的时间将获取装置的获取禁止预定时间长度。

上述内燃机的燃料喷射控制设备的优点在于，获取精度提高了，因为消除了在辅助燃料喷射阀的工作和非工作状态之间切换时空燃比中暂时误差的错误获取。

虽然随着反馈控制增益的变高加速了朝向目标值的收敛，但是当增益很高时存在振动的可能性。该增益取决于控制系统响应中的无效时间和/延迟。随着响应中的无效时间和/延迟变小，该增益可以设置成更大，以增大对目标值的响应。

在上述日本专利公开No.11-351011中公开的装置中，基于基本燃料喷射量和反馈控制的修正，计算需要的喷射量。需要的燃料喷射量乘以燃料喷射阀(缸内喷射器)和辅助燃料喷射阀(进气歧管喷射阀)的燃料喷射比，以计算缸内喷射器的燃料喷射量和进气歧管喷射器的燃料喷射量。从进气歧管喷射器喷射的燃料将粘附到进气歧管的内壁，这引起响应延迟。因为不能设定高增益，所以在通过反馈控制计算修正值中使用的增益不得不设定为较低水平。因此，难以增大对目标值的响应。

由于进气歧管喷射器喷射的燃料的壁粘附效应引起响应延迟的趋势在进气歧管处于冷态时变得更为突出。因此，必须根据温度修改增益。这意味着，即使增大进气歧管喷射的燃料量，以从稀态获得浓态，也不能设置较高的增益，因为当温度较低时在壁上的粘附效应引起的延迟是严重的。因此，不能够实现有利的响应。

发明内容