专利名称：用于内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的控制装置，所述内燃机具有用于喷射燃料至气缸内的第一燃料喷射装置(缸内喷射器)和用于喷射燃料至进气歧管或进气口的第二燃料喷射装置(进气歧管喷射器)，更具体而言，涉及用于确定第一和第二燃料喷射装置之间的燃料喷射比例的技术。
背景技术：
已知的是这样的内燃机，其具有用于将燃料喷入发动机的进气歧管中的第一燃料喷射阀(背景技术中的进气歧管喷射器)和用于一直将燃料喷入发动机的燃烧室中的第二燃料喷射阀(背景技术中的缸内喷射器)，并被构造成当发动机负荷低于预设负荷时停止从第一燃料喷射阀(进气歧管喷射器)喷射燃料，当发动机负荷高于预设负荷时引起从第一燃料喷射阀(进气歧管喷射器)喷射燃料。
在这样的内燃机中，已知的是被构造成根据内燃机的运转状态在分层进气燃烧和均匀燃烧之间进行切换的内燃机。在分层进气燃烧中，在压缩冲程中燃料从缸内喷射器喷入，以在火花塞周围局部形成分层的空-燃混合物，用于燃料的稀燃。在均匀燃烧中，燃料分散在燃烧室中以形成均匀的空-燃混合物，用于燃料的燃烧。
日本专利早期公开No.2001-020837公开了一种用于发动机的燃料喷射控制装置，其根据运转状态在分层进气燃烧和均匀燃烧之间切换，并具有用于将燃料直接喷入燃烧室的主燃料喷射阀和用于将燃料喷入每个气缸的进气口中的副燃料喷射阀。该用于发动机的燃料喷射控制装置的特征在于基于发动机的运转状态，以可变的方式来设定主燃料喷射阀和副燃料喷射阀之间的燃料喷射比例。
根据此用于发动机的燃料喷射控制装置，仅使用将燃料直接喷入燃烧室中的主燃料喷射阀来进行分层进气燃烧，而使用主燃料喷射阀和副燃料喷射阀两者(或者在一些情况下仅使用副燃料喷射阀)来进行均匀燃烧。这样即使在高功率发动机的情况下也能够保持主燃料喷射阀的载量较小。在低负荷区域(例如在怠速期间)，主燃料喷射阀的喷射中的线性和喷射量特性得到了改进，由此提高了对燃料喷射量的控制精确性。由此，可以保持有利的分层进气燃烧，并由此提高了低负荷运转(例如怠速)的稳定性。在均匀燃烧中，使用主燃料喷射阀和副燃料喷射阀两者，使得可以拥有直接燃料喷射的优点和进气口喷射的优点两者。由此，也可以保持有利的均匀燃烧。
在公开在日本专利早期公开No.2001-020837中的用于发动机的燃料喷射控制装置中，分层进气燃烧和均匀燃烧是根据情况来使用的，这使得点火控制、喷射控制和节流控制变得复杂，并需要与各个燃烧方式相对应的控制程序。具体而言，基于燃烧方式之间的切换，这些控制需要相当多的改变，使得很难在过渡时间内实现需要的控制(燃料效率、排气净化性能)。此外，在进行稀燃的分层燃烧区域中，三元催化不工作(不需要使用稀NOx催化剂的情况)，导致成本的增加。
基于前述，已经开发了直喷发动机，其在整个区域上仅用缸内喷射器来进行均匀燃烧，没有分层进气燃烧，由此不需要在分层进气燃烧和均匀燃烧之间进行切换，并且不需要昂贵的稀NOx催化剂。
但是，在这样的直喷发动机中，在整个区域上仅使用缸内喷射器进行均匀燃烧。在发动机的低速和高负荷状态下，这可能导致不充分的均匀性与较大的转矩波动。上述的日本专利早期公开No.2001-020837仅公开了在进行均匀燃烧的区域中，从将燃烧喷入进气口的副燃料喷射阀喷射的燃料量相对于喷射的总燃料量的比例根据发动机输出(发动机速度和负荷)的增大而增大，并没有提供上述问题的解决方案。
发明内容
为了解决上述问题而实现了本发明。本发明的目的在于提供一种用于内燃机的控制装置，使用用于将燃料喷入气缸的第一燃料喷射机构和用于将燃料喷入进气歧管的第二燃料喷射机构中的一者或两者来进行燃料喷射，能够解决与分层进气燃烧和均匀燃烧的组合相关的问题，还能解决与直喷发动机中的均匀燃烧相关的问题。
根据本发明的控制装置控制具有用于将燃料喷入气缸的第一燃料喷射机构和用于将燃料喷入进气歧管的第二燃料喷射机构的的内燃机。控制装置包括判定单元，所述判定单元用于判定所述内燃机是否处于正常运转状态；和控制单元，用于基于与所述内燃机的运转状态相关的信息来控制所述第一和第二燃料喷射机构，使得当判定所述内燃机处于所述正常运转状态时机仅进行均匀燃烧。
根据此发明，当第一燃料喷射机构(例如缸内喷射器)和第二燃料喷射机构(例如进气歧管喷射器)两者都用于燃料喷射时，基于内燃机的运转状态来控制(例如通过其发动机速度和负载来确定)缸内喷射器和进气歧管喷射器之间的燃料喷射比例，该燃料喷射比例例如对内燃机的暖态和冷态是分别设定的。这样可以在整个区域上实现均匀燃烧，使得解决了传统的问题。应当注意除了正常运转状态以外的一个示例运转状态可以是怠速期间的催化剂加热操作。结果，可以提供一种用于内燃机的控制装置，其中利用将燃料喷入气缸和第一燃料喷射机构和用于将燃料喷入进气歧管的第二燃料喷射机构中的一者或两者来进行燃料喷射，这样可以解决与分层进气燃烧和均匀燃烧的组合相关的问题，还能解决与直喷发动机中的均匀燃烧相关的问题。
优选地，所述信息被设定为使得所述第一和第二燃料喷射机构的控制区域随着所述内燃机的温度改变而改变。在这种情况下，所述控制装置还包括检测单元，用于检测所述内燃机的温度，所述控制单元基于所述检测的温度和所述信息来控制燃料喷射机构。
根据此发明，基于内燃机的温度来设定缸内喷射器和进气歧管喷射器之间的燃料喷射比例(例如对内燃机的暖态和冷态分别设定)，或者使用内燃机的温度作为参数来设定它们之间的燃料喷射比例。由此，通过使不同特性的燃料供应喷射器的区域根据内燃机的温度而改变，可以提供一种用于具有双喷射器的高性能内燃机的控制装置。
更优选地，所述信息被设定为使得所述第二燃料喷射机构的控制区域被扩大，以在所述内燃机的温度较低时使所述第二燃料喷射机构的控制区域包括发动机速度较高的区域。
根据此发明，当内燃机的温度较低时，进一步限制了沉积物在缸内喷射器中的蓄积。因此可以确保用于进气歧管喷射器的较大喷射区域(包括使用进气歧管喷射器和缸内喷射器两者的区域)，这样可以进一步提高空-燃混合物的均匀性。
更优选地，所述信息被设定为使得仅所述第一燃料喷射机构被用在预定的高发动机速度区域中。更优选地，所述信息被设定为使得仅所述第一燃料喷射机构被用在预定的高发动机负载区域中。
根据这些发明，在进气量充足的高发动机速度区域和高发动机负载区域中，即使仅使用缸内喷射器进行燃料喷射也能提供均匀的空-燃混合物。由此，在相关区域中，仅使用能够产生高功率的缸内喷射器来进行燃料喷射，由此提高了内燃机的性能。
更优选地，在基于怠速的催化剂加热操作期间，所述判定单元判定所述内燃机处于异常运转状态。然后，所述控制单元控制所述第一燃料喷射机构以在所述异常运转状态下执行分层进气燃烧。
根据此发明，在被视作异常运转状态的催化剂加热操作中，催化剂的加热被分层进气燃烧促进，同时在剩余的正常运转状态下(在内燃机的暖态和冷态两者中)进行均匀燃烧。这防止了使控制复杂化。
如这里所用的，分层进气燃烧包括分层进气燃烧和半分层进气燃烧两者。在半分层进气燃烧中，进气歧管喷射器在进气冲程中喷射燃料以在整个燃烧室中产生稀且均匀的空-燃混合物，然后缸内喷射器在压缩冲程中喷射燃料以在火花塞周围产生浓空-燃混合物，以改善燃烧状态。这样的半分层进气燃烧在催化剂加热操作中是优选的，原因如下。在催化剂加热操作中，需要相当大地延迟点火时间并保持良好的燃烧状态(怠速状态)以使高温燃烧气体到达催化剂。此外，需要供应一定量的燃料。如果使用分层进气燃烧来满足这些要求，则燃料量将不足。对于均匀燃烧，与分层进气燃烧的情况相比，为了保持良好燃烧状态的目的，延迟量较小。由于这些原因，上述的半分层进气燃烧优选用在催化剂加热操作中，但是也可以使用分层进气燃烧或半分层进气燃烧。
更优选地，所述信息被设定为使得当所述内燃机的温度较高时，仅所述第一燃料喷射机构被用在预定的低发动机负载区域中。
在内燃机的暖态下，缸内喷射器的喷射孔处的温度较高，沉积物可能蓄积在喷射孔中。但是，根据本发明，使用缸内喷射器进行燃料喷射可以降低喷射孔处的温度，由此防止沉积物蓄积在其中。此外，可以确保缸内喷射的最小燃料喷射量，同时防止缸内喷射器的堵塞。由此，在使用缸内喷射器的相关区域中实现了均匀燃烧。
更优选地，所述信息被设定为使得当所述内燃机的温度较低时，仅所述第二燃料喷射机构被用在预定的低发动机负载区域中。
在内燃机的冷态下，如果其负载较低，进气量较小，则燃料不太可能被雾化。在这样的区域中，很难用使用缸内喷射器进行燃料喷射来确保良好的燃烧。此外，特别是在低负载和低速区域中，使用缸内喷射器的高输出是不需要的。因此，根据本发明，代替缸内喷射器，仅进气歧管喷射器用于相关区域中的燃料喷射，这样可以提高空-燃混合物的均匀性。
更优选地，所述信息包括指示所述第一和第二燃料喷射机构之间的燃料喷射比例的信息，所述燃料喷射比例是由所述内燃机的发动机速度和负载因子限定的。
根据本发明，缸内喷射器和进气歧管喷射器之间的燃料喷射比例是基于内燃机的发动机速度和负载因子来确定的，并且在正常运转状态中，可以用任何发动机速度和任何负载因子实现均匀燃烧。
更优选地，所述第一燃料喷射机构是缸内喷射器，所述第二燃料喷射机构是进气歧管喷射器。
根据本发明，可以提供一种用于内燃机的控制装置，其中使用缸内喷射器作为第一燃料喷射机构并使用进气歧管喷射器作为第二燃料喷射机构(第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构分别设置)来进行燃料喷射，由此能够解决与分层进气燃烧和均匀燃烧的组合相关的问题，并能够解决与直喷发动机中的均匀燃烧相关的问题。
图1是由根据本发明实施例的控制装置控制的发动机系统的示意性构造图。
图2示出用于暖态的DI比例图，其储存在实现根据本发明实施例的控制装置的发动机ECU中。
图3示出用于冷态的DI比例图，其储存在实现根据本发明实施例的控制装置的发动机ECU中。
图4是图示程序的控制结构的流程图，该程序由实现根据本发明实施例的控制装置的发动机ECU执行。
具体实施例方式
以下，将参考附图描述本发明的实施例。在以下的描述中，相同的部件具有相同的参考标号并具有相同的名称和功能。由此，将不重复其描述。
图1是发动机系统的示意性结构图，该发动机系统由实现根据本发明实施例用于内燃机的控制装置的发动机ECU(电子控制单元)来控制。在图1中，示出了直列四缸汽油发动机，但是本发明的应用不限于这样的发动机。
如图1所示，发动机10包括四个气缸112，每个经由相应的进气歧管20连接到公共稳压箱30。稳压箱30经由进气管40连接到空气滤清器50。空气流量计42设置在进气管40中，由电动机60驱动的节流阀70也设置在进气管40中。节流阀70具有基于发动机ECU 300的输出信号并且独立于加速踏板100控制的开度。每个气缸112都连接到公共排气歧管80，排气歧管80连接到三元催化转换器90。
每个气缸112设置有用于将燃料喷入气缸的缸内喷射器110和用于将燃料喷入进气口和/或进气歧管的进气歧管喷射器120。喷射器110、120基于来自发动机ECU 300的输出信号来控制。此外，每个气缸的缸内喷射器110连接到公共燃料输送管130。燃料输送管130经由止回阀140连接到发动机驱动型的高压燃料泵150，止回阀140允许在朝向燃料输送管130的方向上流动。在本实施例中，说明了具有分别设置的两个喷射器的内燃机，但是本发明不限于这样的内燃机。例如，内燃机可以具有能够实现缸内喷射和进气歧管喷射两者的一个喷射器。
如图1所示，高压燃料泵150的排放侧经由电磁溢流阀152连接到高压燃料泵150的入口侧。当电磁溢流阀152的开度较小时，从高压燃料泵150供应到燃料输送管130的燃料量增加。当电磁溢流阀152完全打开时，从高压燃料泵150到燃料输送管130的燃料供应停止。电磁溢流阀152基于发动机ECU 300的输出信号来控制。
每个进气歧管喷射器120连接到低压侧上的公共燃料输送管160。燃料输送管160和高压燃料泵150经由公共燃料压力调节器170连接到电动机驱动型的低压燃料泵180。此外，低压燃料泵180经由燃料过滤器190连接到燃料箱200。燃料压力调节器170被构造成当从低压燃料泵180排放的燃料的压力高于预设燃料压力时，使从低压燃料泵180排放的部分燃料返回到燃料箱200。这防止了供应至进气歧管喷射器120的燃料的压力和供应至高压燃料泵150的燃料的压力两者变得高于上述的预设燃料压力。
发动机ECU 300由数字计算机来实现，该计算机包括经由双向总线310彼此连接的ROM(只读存储器)320、RAM(随机存取存储器)330、CPU(中央处理单元)340、输入端口350和输出端口360。
空气流量计42产生与进气量成比例的输出电压，输出电压经由A/D转换器370输入到输入端口350。冷却剂温度传感器380安装至发动机10，并产生与发动机冷却剂温度成比例的输出电压，该输出电压经由A/D转换器390输入到输入端口350。
燃料压力传感器400安装至燃料输送管130，并产生与燃料输送管130内的燃料压力成比例的输出电压，燃料压力传感器400的输出电压经由A/D转换器410输入到输入口350。空燃比传感器420安装至位于三元催化转换器90上游的排气歧管80。空燃比传感器420产生与废气中的氧浓度成比例的输出电压，空燃比传感器420的输出电压经由A/D转换器430输入到输入端口350。
本实施例的发动机系统的空燃比传感器420是满量程空燃比传感器(线性空燃比传感器)，该空燃比传感器420产生与发动机10中燃烧的空燃混合物的空燃比成比例的输出电压。对于空燃比传感器420，可以使用以开/关的方式检测出发动机10中燃烧的空-燃混合物的空燃比相对于理论空燃比是浓还是稀的O2传感器。
加速踏板100连接到加速器下压程度传感器440，该传感器440产生与加速踏板100的下压程度成比例的输出电压，该输出电压经由A/D转换器450输入到输入端口350。此外，产生表示发动机速度的输出脉冲的发动机速度传感器460连接到输入端口350。发动机ECU 300的ROM 320以图的形式预先存储相关于运转状态设定的燃料喷射量的值和基于发动机冷却剂温度的修正值，该运转状态基于由上述的加速器下压程度传感器440和发动机速度传感器460获得的发动机负载因子和发动机速度。
参考图2和3，将描述每个都表示缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比例(视作与发动机10的运转状态相关的信息)的图。这里，两个喷射器之间的燃料喷射比例将被表示为从缸内喷射器110喷射的燃料量占喷射的总燃料量的比例，该比例将被称作“缸内喷射器110的燃料喷射比例”或“DI(直喷)比例(r)”。这些图储存在发动机ECU 300的ROM 320中。图2示出用于发动机10的暖态的图，图3示出用于发动机10的冷态的图。
在图2和3所示的图中，水平轴表示发动机10的发动机速度，竖轴表示负载因子，缸内喷射器110的燃料喷射比例或DI比例r以百分比表示。
如图2和3所示，对根据发动机10的发动机速度和负载因子确定的每个运转区域设定DI比例r。“DI比例r＝100％”表示仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射的区域，“DI比例r＝0％”表示仅使用进气歧管喷射器120进行燃料喷射的区域。“DI比例r≠0％”且“DI比例r≠100％”与“0％＜DI比例r＜100％”每个都表示使用缸内喷射器110和进气歧管喷射器120两者来进行燃料喷射的区域。一般来说，缸内喷射器110有助于增加输出性能，而进气歧管喷射器120有助于空-燃混合物的均匀化。根据发动机10的发动机速度和负载因子来适当地选择具有不同特性的这两种喷射器，使得在发动机10的正常运转状态下(除了异常运转状态，例如怠速中的催化剂加热状态)仅进行均匀燃烧(对应于权利要求1)。
此外，如图2和3所示，在用于发动机的暖态和冷态的图中，分别将缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比例定义为DI比例r。这些图被构造成随着发动机10的温度改变而表示缸内喷射器110与进气歧管喷射器120的不同控制区域。当检测的发动机10的温度等于或高于预定温度阈值时，选择图2所示用于暖态的图；此外，选择图3所示用于冷态的图。基于选择的图并根据发动机10的发动机速度和负载因子来控制缸内喷射器110和进气歧管喷射器120中的一者或两者(对应于权利要求2)。
现在将描述设定在图2和3中的发动机10的发动机速度和负载因子。在图2中，NE(1)设定为2500rpm至2700rpm，KL(1)设定为30％-50％，KL(2)设定为60％-90％。在图3中，NE(3)设定为2900rpm至3100rpm。即NE(1)＜NE(3)。图2中的NE(2)以及图3中的KL(3)和KL(4)也被适当地设定。
当对比图2和图3时，图3所示用于冷态的图的NE(3)大于图2所示用于暖态的图的NE(1)。这说明由于发动机10的温度较低，进气歧管喷射器120的控制区域扩展为包括较高发动机速度的区域(对应于权利要求3)。就是说，当发动机10较冷时，沉积物不太可能蓄积在缸内喷射器110的喷射孔中(即使没有从缸内喷射器110喷射燃料)。由此，使用进气歧管喷射器120来进行燃料喷射的区域可以扩大，以由此提高均匀性。
当对比图2和图3时，对于暖态来说，“DI比例r＝100％”在图中发动机10的发动机速度为NE(1)或更高的区域中，对于冷态来说，“DI比例r＝100％”在图中发动机10的发动机速度为NE(3)或更高的区域中。考虑到负载因子，对于暖态来说，“DI比例r＝100％”在图中负载因子为KL(2)或更高的区域中，对于冷态来说，“DI比例r＝100％”在图中负载因子为KL(4)或更高的区域中。这说明缸内喷射器110仅用在预定的高发动机速度区域和预定的高负载因子区域中(对应于权利要求4和5)。就是说，在高速区域或高负载区域，即使仅用缸内喷射器110进行燃料喷射，发动机10的发动机速度和负载因子较高，确保足够的进气量，使得即使仅使用缸内喷射器110也可以容易地获得均匀的空-燃混合物。以此方式，从缸内喷射器110喷射的燃料在包含蒸发潜热的燃烧室(或者从燃烧室吸收热量)中被雾化。这降低了压缩结束时空-燃混合物的温度，使得提高了抗爆震性能。此外，因为燃烧室中的温度降低，所以提高了进气效率，确保了高功率。
在图2中的用于暖态的图中，当负载因子为KL(1)或更小时，也仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射。这说明在发动机10的温度较高时、在预定的低发动机负载区域中仅使用缸内喷射器110(对应于权利要求7)。当发动机10处于暖态时，沉积物很可能蓄积在缸内喷射器110的喷射孔中。但是，当使用缸内喷射器110进行燃料喷射时，可以降低喷射孔的温度，这可以防止沉积物的蓄积。此外，当确保缸内喷射器110的最小燃料喷射量时，可以防止缸内喷射器110的堵塞。由此，仅缸内喷射器110用在相关的区域中。
当对比图2和图3时，仅在图3所示用于冷态的图中存在“DI比例r＝0％”的区域。这说明当发动机10的温度较低时、在预定的低发动机负载区域(KL(3)或更小)中仅使用进气歧管喷射器120进行燃料喷射(对应于权利要求8)。当发动机10较冷、负载较低且进气量较小时，不太可能发生燃料的雾化。在这样的区域中，很难确保用从缸内喷射器110的燃料喷射进行有利的燃烧。此外，特别是在低负载且低速区域中，使用缸内喷射器110的高输出是不需要的。由此，在相关区域中仅使用进气歧管喷射器120进行燃料喷射，而不是缸内喷射器110。
此外，在除了正常运转之外的运转中，或者在异常运转状态下，例如在发动机10的怠速期间的催化剂加热状态，控制缸内喷射器110进行分层进气燃烧(对应于权利要求6)。通过在催化剂加热操作期间引起分层进气燃烧，促进了催化剂的加热，使得提高了废气排放性能。
在发动机10中，通过将缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在进气冲程中来实现均匀燃烧，而通过将燃料喷射正时设定在压缩冲程中来实现分层进气燃烧。就是说，当缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在压缩冲程中时，可以在火花塞周围局部形成浓空-燃混合物，使得与燃烧室中的稀空-燃混合物一起被点火以实现分层进气燃烧。即使缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在进气冲程中，如果可以在火花塞周围局部形成浓空-燃混合物，也可以实现分层进气燃烧。
如这里所用的，分层进气燃烧包括分层进气燃烧和半分层进气燃烧两者。在半分层进气燃烧中，进气歧管喷射器120在进气冲程中喷射燃料，以在整个燃烧室中产生稀且均匀的空-燃混合物，然后缸内喷射器110在压缩冲程中喷射燃料，以在火花塞周围产生浓空-燃混合物，以改进燃烧状态。在催化剂加热操作中，这样的半分层进气燃烧是优选的，原因如下。在催化剂加热操作中，需要相当多地延迟点火正时并保持有利地燃烧状态(怠速状态)以使高温燃烧气体到达催化剂。此外，还需要供应一定量的燃料。如果使用分层进气燃烧来满足这些要求，燃料量将不充分。对于均匀燃烧，与分层进气燃烧的情况相比，为了保持有利燃烧的目的，延迟量较小。由于此原因，上述的半分层进气燃烧优选用在催化剂加热操作中，但是也可以使用分层进气燃烧或半分层进气燃烧。
参考图4，将描述程序的控制结构，该程序由实现根据本发明实施例的控制装置的发动机ECU 300来执行。
在步骤(以下简称作“S”)100中，发动机ECU 300基于从冷却剂温度传感器380输入的数据来检测发动机冷却剂温度THW。在S110中，发动机ECU 300判定检测的发动机冷却剂温度THW是否等于或高于预定的温度阈值THW(TH)，预定的温度阈值THW(TH)例如可以设定为70℃-90℃。如果发动机冷却剂温度THW等于或高于温度阈值THW(TH)(S110中为肯定)，则过程进行至S120。如果否(S110中为否定)，则过程进行至S130。
在S120中，发动机ECU 300选择用于暖态的图(图2)。
在S130中，发动机ECU 300选择用于冷态的图(图3)。
在S140中，发动机ECU 300基于选择的图根据发动机10的发动机速度和负载因子来计算DI比例r。发动机10的发动机速度是基于从发动机速度传感器460输入的数据来计算的，负载因子是基于从加速器下压程度传感器440输入的数据以及车辆的运行状态来计算的。
在S150中，发动机ECU 300在DI比例r＝100％的情况下计算缸内喷射器110的燃料喷射量和喷射正时，在DI比例r＝0％的情况下计算进气歧管喷射器120的燃料喷射量和喷射正时，或者在DI比例r≠0％或DI比例r≠100％(0％＜DI比例r＜100％)的情况下计算缸内喷射器110和进气歧管喷射器120的燃料喷射量和喷射正时。
在S160中，发动机ECU 300基于计算的燃料喷射量和喷射正时来控制缸内喷射器110和进气歧管喷射器120，以实现燃料喷射。
现在将描述基于上述的结构和流程图由发动机ECU 300控制的发动机10的操作，发动机ECU 300是实现本实施例的用于内燃机的控制装置。
例如，在发动机10较冷的状态下，紧跟在发动机10的起动之后，发动机ECU 300控制发动机10，假设发动机10处于与图2-4中的任一个都不对应的异常运转状态。在此状态下，催化剂无活性，应当抑制废气到大气中的排放。由此，发动机进入分层进气燃烧模式，并且从缸内喷射器10喷射燃料以实现分层进气燃烧。这种情况下的分层进气燃烧持续几秒至几十秒的时间。
应当注意，这里的分层进气燃烧包括分层进气燃烧和半分层进气燃烧两者，如上所述。
在发动机起动之后发动机10的温度升高。选择用于冷态的图(图3)直到发动机10的温度(发动机冷却剂温度THW)达到预定的温度阈值(例如80℃)(S110中为否定)。
基于选择的用于冷态的图(图3)和发动机10的发动机速度以及负载因子来计算缸内喷射器110的燃料喷射比例，即DI比例r。获得的DI比例r用于计算燃料喷射量和喷射正时(S150)，并且基于此，控制缸内喷射器110和进气歧管喷射器120来进行燃料喷射。在此状态下，在图3所示的任何区域中实现了均匀燃烧。
随着进一步升高，当发动机10的温度(发动机冷却剂温度THW)变得等于或高于预定温度阈值(例如80℃)时(S110中为肯定)，选择用于暖态的图(图2)。
基于选择的用于暖态的图(图2)和发动机10的发动机速度以及负载因子来计算缸内喷射器110的燃料喷射比例，即DI比例r。获得的DI比例r用于计算燃料喷射量和喷射正时(S150)，并且基于此，控制缸内喷射器110和进气歧管喷射器120来进行燃料喷射。在此状态下，在图2所示的任何区域中实现了均匀燃烧。
如上所述，在由本实施例的发动机ECU进行控制的发动机中，当用缸内喷射器和进气歧管喷射器两者来进行燃料喷射时，它们之间的燃料喷射比例基于分别为内燃机的暖态和冷态(例如)准备的图来控制，并根据发动机的发动机速度和负载因子来设定。此时，基于图来进行燃料喷射比例的控制，使得在整个区域上实现均匀燃烧。由此，可以解决与分层进气燃烧和均匀燃烧之间的切换的控制相关的传统问题以及与直喷发动机中的均匀燃烧的控制相关的传统问题。
在上述的发动机10中，在与几乎整个区域对应的基本区域(这里，基本区域指除了进行半分层进气燃烧以外的区域，半分层进气燃烧是通过使进气歧管喷射器120在进气冲程中喷射燃料并使缸内喷射器110在压缩冲程中喷射燃料来进行的，半分层进气燃烧仅在催化剂加热状态中进行)中，缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在进气冲程中。但是，缸内喷射器110的燃料喷射正时可以临时设定在压缩冲程中用于稳定燃烧的目的，原因如下。
当缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在压缩冲程中时，当气缸内的温度相对较高时，空-燃混合物被喷射的燃料冷却。这提高了冷却效果并且因此提高了防爆震性能。此外，当缸内喷射器110的燃烧正时设定在压缩冲程中时，从燃料喷射到点火的时间较短，这确保了被喷射燃料的强烈渗透，使得燃烧率增加。防爆震性能的提高和燃烧率的增加可以防止燃烧的变动，由此提高燃烧稳定性。
应当理解这里所公开的实施例都是示例性的，在各个方面都不是限制性的。本发明的范围由权利要求的术语而非上述来限定，并且本发明的范围意图包括范围内的任何修改和权利要求术语的等同物。
权利要求
1.一种用于内燃机的控制装置，所述内燃机具有用于将燃油喷入气缸的第一燃油喷射机构和用于将燃油喷入进气歧管的第二燃油喷射机构，所述控制装置包括判定单元，所述判定单元用于判定所述内燃机是否处于正常运转状态；和控制单元，所述控制单元用于基于与所述内燃机的运转状态相关的信息来控制所述第一和第二燃油喷射机构，使得当判定所述内燃机处于所述正常运转状态时机仅进行均匀燃烧。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得所述第一和第二燃油喷射机构的控制区域随着所述内燃机的温度改变而改变，所述控制装置还包括检测单元，用于检测所述内燃机的所述温度，所述控制单元基于所述检测的温度和所述信息来控制燃油喷射机构。
3.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得所述第二燃油喷射机构的控制区域被扩大，以在所述内燃机的温度较低时包括发动机速度较高的区域。
4.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得在预定的高发动机速度区域中仅使用所述第一燃油喷射机构。
5.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得在预定的高发动机负载区域中仅使用所述第一燃油喷射机构。
6.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中在基于怠速的催化剂加热操作期间，所述判定单元判定所述内燃机处于异常运转状态，并且所述控制单元控制所述第一燃油喷射机构以在所述异常运转状态下执行分层进气燃烧。
7.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得当所述内燃机的温度较高时，在预定的低发动机负载区域中仅使用所述第一燃油喷射机构。
8.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得当所述内燃机的温度较低时，在预定的低发动机负载区域中仅使用所述第二燃油喷射机构。
9.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息包括指示所述第一和第二燃油喷射机构之间的燃油喷射比例的信息，所述燃油喷射比例是由所述内燃机的发动机速度和负载率限定的。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于内燃机的控制装置，其中所述第一燃油喷射机构是缸内喷射器，并且所述第二燃油喷射机构是进气歧管喷射器。
11.一种用于内燃机的控制装置，所述内燃机具有用于将燃油喷入气缸的第一燃油喷射装置和用于将燃油喷入进气歧管的第二燃油喷射装置，所述控制装置包括判定装置，所述判定装置用于判定所述内燃机是否处于正常运转状态；和控制装置，所述控制装置用于基于与所述内燃机的运转状态相关的信息来控制所述第一和第二燃油喷射装置，使得当判定所述内燃机处于所述正常运转状态时机仅进行均匀燃烧。
12.根据权利要求11所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得所述第一和第二燃油喷射装置的控制区域随着所述内燃机的温度改变而改变，所述控制装置还包括检测装置，用于检测所述内燃机的所述温度，所述控制装置包括用于基于所述检测的温度和所述信息来控制燃油喷射装置的装置。
13.根据权利要求11所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得所述第二燃油喷射装置的控制区域被扩大，以在所述内燃机的温度较低时包括发动机速度较高的区域。
14.根据权利要求11所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得在预定的高发动机速度区域中仅使用所述第一燃油喷射装置。
15.根据权利要求11所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得在预定的高发动机负载区域中仅使用所述第一燃油喷射装置。
16.根据权利要求11所述的用于内燃机的控制装置，其中在基于怠速的催化剂加热操作期间，所述判定装置判定所述内燃机处于异常运转状态，并且所述控制装置还包括用于控制所述第一燃油喷射装置以在所述异常运转状态下执行分层进气燃烧的装置。
17.根据权利要求11所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得当所述内燃机的温度较高时，在预定的低发动机负载区域中仅使用所述第一燃油喷射装置。
18.根据权利要求11所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息被设定为使得当所述内燃机的温度较低时，在预定的低发动机负载区域中仅使用所述第二燃油喷射装置。
19.根据权利要求11所述的用于内燃机的控制装置，其中，所述信息包括指示所述第一和第二燃油喷射装置之间的燃油喷射比例的信息，所述燃油喷射比例是由所述内燃机的发动机速度和负载率限定的。
20.根据权利要求11-19中任一项所述的用于内燃机的控制装置，其中所述第一燃油喷射装置是缸内喷射器，并且所述第二燃油喷射装置是进气歧管喷射器。
全文摘要
发动机ECU执行的程序包括检测发动机冷却剂温度(THW)的步骤(S100)；当发动机冷却剂温度(THW)等于或高于温度阈值(THW(TH))(S110中为肯定)时，选择用于暖态的图作为用于计算燃料喷射比例(或DI比例)(r)的步骤(S120)；当发动机冷却剂温度(THW)低于温度阈值(THW(TH))(S110中为否定)时，选择用于冷态的图作为用于计算燃料喷射比例(或DI比例)(r)的步骤(S130)；以及基于发动机速度、负载因子和选择的图来计算缸内喷射器和进气歧管喷射器之间的燃料喷射比例(或DI比例)(r)的步骤(S140)。
文档编号F02D41/30GK1989330SQ200580024769
公开日2007年6月27日 申请日期2005年7月21日 优先权日2004年7月22日
发明者定金伸治, 安部静生, 岩桥和裕, 土屋富久, 杉山雅则, 原田淳, 生驹卓也, 佐藤文一 申请人:丰田自动车株式会社