[发明专利]缸内喷射内燃机用的燃料喷射控制系统

说明书

本发明涉及一种缸内喷射内燃机用的燃料喷射控制系统，该系统被设计用来改善缸内喷射内燃机的低温起动特性。

作为直接将燃料喷入汽缸内的缸内喷射型内燃机，柴油机是广为公知的。近年来，这种缸内喷射也适用于汽油发动机。

为了由缸内喷射内燃机改善发动机性能和减少排放气体，提出那些进行稀燃工作的结构。

在这种缸内喷射发动机中，是在图11图线所示的时刻实现燃料喷射的。

也就是说，在超稀工作过程中，在每个压缩冲程中的预定时刻，由高压燃油泵进行高压燃料喷射。在除了这种超稀工作以外的工作过程中，在每个进气冲程中的预定时刻，由高压燃油泵进行高压燃料喷射。

当采用由发动机驱动泵，如高压燃料泵时，由于发动机的速度慢，所以，在内燃机起动时候得不到足够的出口压力。因此，要在起动时喷射燃料，就得以低压燃料泵的出口压力为基础实行低压喷射燃料。

若确定为既要在一般工作期间实现高压喷射，又要在起动时由上述普通喷射器实行低压喷射，即使换到一般工作之后的怠速阶段情况下，所需高压条件燃料的量较小，也需要通过控制喷射器的阀门开启时间来准确地调节燃料的流速。这需要设定喷射器的喷射量增益(即节流程度)，以便能依据阀门开启的周期对怠速阶段等设定较慢的流速，由喷射器电磁线圈的响应性看来，所述周期是太短了。当对喷射器设定一种适于这种极小流速的喷射量增益时，每单位时间的喷射量相应地受到限制。结果，若在低压下像在起动时的情况那样喷射燃料，则由于单位时间的喷射量因低压喷射的缘故基本上是比较小的，所以喷射量受到限制，所述喷射量相应于脉冲宽度而变化。例如这可能导致一种情况的发生，使得即使如图11所示那样在整个进气冲程期间都进行喷射，也不能达到所需要的喷射量。

特别要描述的是，假设在低温条件下发动机起动时曲轴回转速度是100rpm。虽然按照所要的量喷射燃料所需要的喷射时间是420ms或更长些，但每个进气冲程周期也因之而变为300ms。所以认为这种喷射量是不充足的。

这还可以从图10的图线得到理解。

该图中，横坐标绘出发动机速度，纵坐标绘出供送的空气/燃油混合比或燃料喷射脉冲宽度pw(ms)。靠下部示出供送燃料的限制，而靠上部分表示所需的喷射时间。

按照这个图可以理解，在发动机速度大约为250rpm或更低的情况下，供送燃料的限制落在所需空气/燃油混合比缺短处，并且燃料喷射量变得不充足。

按更为实际的意义描述这种情况，随着由冷却液等的温度所代表的发动机温度变低，发动机所需燃料的量变大。另外，发动机的速度越高，每个冲程的时间越短。因此，起动时的低压喷射可能引起一种情况，使得在每个冲程时间内的喷射时间造成燃料喷射量的不充足，比如，在低温下起动之后，在极低温度下发动机起动时曲轴回转速度或者发动机速度正常增加的时候。

在控制缸内喷射内燃机的燃料喷射时，最重要的是在每个燃烧周期按发动机所需的量保证燃料供给的课题。当满足如此所需的燃油量时，下一个重要的课题是将所需燃油量送入汽缸的时间。也就是说，当采取高油耗时，最好在压缩冲程后期在邻近火花塞处喷射燃料，从而可将火花塞附近的局部空气/燃油混合比控制在易燃状态，以便随着空气/燃油混合比普遍被维持在非常高的水平而实行分层燃烧。另一方面，若从较高的输出或者加速发动机预热的观点出发需要更多量的燃料时，最好在进气冲程的前期供送燃料，可加速燃料在燃烧室内的离散和雾化，造成适于预混燃烧的状态。

在起动时实行低温喷射的缸内喷射内燃机中，明显地存在这样一种情况，即所需燃油的喷射周期落在一个冲程的周期内。起动发动机，而发动机温度较高并在这样的起动之后正常时，出现这种情况。在这样的情况下，通常要考虑在进气冲程进行喷射。于是这成为一个必须研究的课题，即应当在进气冲程阶段进行喷射。特别是，如果在低压喷射时的喷射时刻和在高压喷射时的喷射时刻关于从起动的低压喷射转换到完成起动并且发动机的速度已经增大之后的高压喷射实际上是互不相同的，则汽缸内的雾化状态可能快速地改变，造成发动机速度的突然下降。最好能使这种情况得到克服。另外，为克服这种所需燃油量不能被一个冲程内的喷射时间所满足(特别是采用低压喷射)情况，就像是在低温条件下起动时的情形那样，对缸内喷射内燃机的喷射控制，以确定应当在什么时候进行喷射也是一个重要的课题。