[发明专利]用于内燃发动机的燃料喷射控制装置和燃料喷射方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于内燃发动机的燃料喷射控制装置和燃料喷射方法，更特别地涉及用于包括将燃料直接喷入气缸中的缸内燃料喷射阀的内燃发动机的燃料喷射控制装置和燃料喷射方法。

背景技术

在用于汽车的内燃发动机中，燃料被直接喷入燃烧室中而不是喷入进气口中以在燃烧室内产生空气和燃料的混合气体的直喷式内燃发动机是传统已知的。在直喷式内燃发动机中，空气在进气门打开时从进气口被吸入燃烧室内，然后由活塞压缩，并且燃料从燃料喷射阀直接喷入高压空气中。随后，高压空气和雾化燃料在燃烧室内混合，并且所得到的空气-燃料混合物由火花塞点燃并燃烧。然后，当排气门打开时，排气经排气口排出。

在这种直喷式内燃发动机中，燃料喷射装置包括：壳体，其中在壳体的端部设置有袋状部和喷射孔；和针阀，针阀可在壳体中移动并与位于袋状部的基部的阀座部接触，并且被挤压和支承以关闭燃料通路。通过在预定的正时移动针阀而打开燃料通路，燃料通路中的燃料经袋状部从喷射孔喷入燃烧室中。

在应用于直喷式内燃发动机的燃料喷射装置中，由于袋状部充满预定量的燃料且之后燃料经喷射孔喷射，所以当燃料通路随着燃料喷射期间完成而被针阀关闭时，不是所有的燃料都被喷入燃烧室中，而是有一些燃料留在袋状部中。在这种情况下，当燃料喷射完成时（当针阀关闭时），含有燃烧气体的外部空气经喷射孔被吸入袋状部中（此现象称为“阀关闭期间的空气吸入”）。在这种情况下，粘附和留在袋状部上和周围的燃料被燃烧气体蒸烧并作为沉积物累积在袋状部的内表面、针阀的端面或阀座部上。

沉积物优选被除去，因为大量沉积物的累积会不利地影响燃料喷射量特性。这样，传统上已提出用于判定何时除去沉积物并通过增大燃料喷射压力以将沉积物吹走而除去沉积物的技术（日本专利申请公报No.2002-13436（JP2002-13436A））。还提出了在发动机起动时的预定时间以比通常运转期间高的压力供给燃料以使得燃料能以高压从燃料喷射阀喷射（日本专利申请公报No.2005-90231（JP2005-90231A））。

在JP2002-13436A和JP2005-90231A公开的两种燃料喷射装置中，通过增大燃料喷射压力来除去沉积物。但是，利用通过增大燃料喷射压力来除去沉积物的技术，不能充分地除去沉积物，这是因为，由于燃料喷射阀的动态范围的限制，不能在内燃发动机的整个运转范围上增大燃料喷射压力。特别地，对于已经累积在阀座上的沉积物没有效果。

具体地说，已经发现，在如上作为背景技术所述的沉积物累积在阀座部上的燃料喷射装置中，如果在针阀打开时袋状部中存在空气（换句话说，不存在燃料），则阀座部下游的燃料的流速会减小，因为在阀打开时沿着壳体的从阀座部到袋状部的部分会产生迅速扩大流。结果，由于燃料流中空化（cavitation）产生的不稳定，所以剥离力过小以致于不能充分地除去沉积物。

发明内容

本发明提供了一种能够稳定地产生用于例如除去沉积物的空化而无需增大燃料喷射压力的用于内燃发动机的燃料喷射控制装置和燃料喷射方法。

本发明的第一方面涉及一种用于内燃发动机的燃料喷射控制装置，所述内燃发动机包括燃料喷射阀，所述燃料喷射阀包括：壳体，所述壳体包括燃料通路、袋状部、喷射孔，和位于所述袋状部的基部的阀座部，所述袋状部和所述喷射孔设置在所述壳体的端部并与所述燃料通路连通；针阀，所述针阀在所述壳体内往复运动并与所述阀座部接触；和驱动单元，所述驱动单元打开和关闭所述针阀。所述燃料喷射控制装置包括喷射控制部，所述喷射控制部执行用于所述驱动单元的控制以便执行至少包括第一喷射和第二喷射的多次喷射，所述第一喷射是通过将所述针阀打开到中间升程而执行的，所述第二喷射在所述第一喷射之后所述针阀正在关闭时开始并且是通过将所述针阀打开到全升程而执行的。

尽管术语“喷射”通常是指燃料经燃料喷射阀的喷射孔向外部的“喷射”，但在本文中术语“喷射”还用于指燃料从燃料通路经阀座部流入袋状部中。