用于内燃机的控制设备的制作方法

专利名称：用于内燃机的控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的控制设备，该内燃机包括将高压燃料喷射到 气缸中的燃料喷射机构(缸内喷射器)，或者是该内燃机除了包括上述燃 料喷射机构外还包括将燃料喷射到进气歧管或进气口中的另一种燃料喷射 机构(进气歧管喷射器)。具体地说，本发明涉及对怠速模式下的内燃机 进行控制。
背景技术：
已知一种发动机，它包括第一燃料喷射阀(缸内喷射器)和第二喷射 阀(进气歧管喷射器)，第一喷射阀用于将燃料喷射到汽油机的燃烧室 中，第二喷射阀将燃料喷射到进气歧管中，其中，缸内喷射器和进气歧管 喷射器根据发动机速度和内燃机负荷来共同分担燃料喷射。还已知一种直 接喷射式发动机，它只包括将燃料喷射到汽油机的燃烧室中的燃料喷射阀 (缸内喷射器)。在包括有缸内喷射器的高压燃料系统中，由高压燃料泵 增压的燃料通过输送管供给到缸内喷射器，由此，缸内喷射器将高压燃料 喷射到内燃机中各个气缸的燃烧室中。
此外，还已知一种柴油机，该柴油机带有共轨式燃料喷射系统。在共 轨式燃料喷射系统中，由高压燃料泵增压的燃料储存在共轨中。通过开启/ 关闭电磁阀，将高压燃料从共轨喷射到柴油机中各个气缸的燃烧室中。
为了产生这种高压燃料，采用了高压燃料泵，高压燃料泵通过设在驱 动轴处的凸轮来驱动气缸，所述驱动轴耦合到内燃机的曲轴。高压燃料泵 包括泵柱塞和增压室，其中通过凸轮旋转使泵柱塞在缸中往复运动，而增 压室是由缸和泵柱塞形成的。泵供应管、回流管以及高压输送管连接到该 增压室，其中，泵供应管与从燃料箱供给燃料的供给泵连通，回流管使从 增压室流出的燃料返回燃料箱中，而高压输送管将增压室中的燃料向缸内
喷射器输送。高压燃料泵设有用于开启/关闭泵供应管的电磁溢流阀，以及 针对增压室的高压输送管。
当电磁溢流阀开启、并且泵柱塞在使增压室体积增大的方向上运动 时，即当高压燃料泵处于吸入行程时，燃料从泵供应管吸入增压室中。当 泵柱塞在使增压室体积减小的方向上运动(即当高压燃料泵处于输送行 程)、并且电磁溢流阀关闭时，泵供应管和回流管从增压室切断，增压室 中的燃料通过高压输送管输送到缸内喷射器。
由于只在高压燃料泵的输送行程中电磁溢流阀关闭的时间段中才向缸 内喷射器输送燃料，所以可以通过对开始关闭电磁溢流阀的时间进行控制 (对电磁溢流阀的关闭时间段进行调节)来调节泵出的燃料量。具体地 说，通过将开始关闭电磁溢流阀的时间设置得更早来增加阀关闭时间段， 从而增加泵出的燃料量。通过将开始关闭电磁溢流阀的时间延迟来縮短阀 关闭时间段，可以减少泵出的燃料量。
通过用高压燃料泵对从供给泵输出.的燃料施加压力、并将增压的燃料 向缸内喷射器输送，即使对于将燃料直接喷射到燃烧室中的内燃机，也可 以适合地实现燃料喷射。
当在高压燃料泵的输送行程中要关闭电磁溢流阀时，由于增压室的体 积正在减小，所以燃料不仅会向高压输送管流动，而且会向回流管流动。 如果在这样的状态下关闭电磁溢流阀，则在关闭阀的操作中促进了如上所 述流动的燃料作用的力，这增大了在电磁溢流阀关闭时的冲击力。由于这 种冲击增加，电磁溢流阀的操作噪音(关闭阀的噪音)也会变大。每次关 闭电磁溢流阀时都会连续产生电磁溢流阀的这种操作噪音。
在内燃机的通常工作模式中，每次关闭电磁溢流阀造成的连续操作噪 音不会造成很大干扰，因为内燃机的工作噪音(例如空气燃料混合物的燃 烧噪音)相对较大。但是，当内燃机本身的工作噪音较小时(例如处于内 燃机的怠速模式下)，电磁溢流阀的连续操作噪音会很容易听到，以致不 能再忽视其带来的干扰。
日本专利公开No. 2001-41088公开了一种燃料泵控制设备，其可以减 小每次关闭电磁溢流阀造成的连续操作噪音。该文献中公开的控制设备包
括燃料泵和溢流阀，其中，基于凸轮旋转造成的缸与泵柱塞之间的相对运 动来改变增压室体积，从而使燃料泵将燃料吸入增压室中和将燃料向内燃 机的燃料喷射阀输送；溢流阀用于使增压室与溢流通道之间的连通开启/关 闭，燃料由增压室从所述溢流通道流出。通过控制溢流阀关闭时间段来调 节从燃料泵向燃料喷射阀泵出的燃料量。通过基于内燃机工作状态来控制 溢流阀，可以对预定时间段期间燃料泵泵出燃料的次数进行调节，以变更 每一次燃料输送通过燃料喷射阀喷射燃料的次数。这种控制设备包括控制 单元，在低发动机负荷模式下，该控制单元将每一次燃料输送的燃料喷射 次数减少。
根据这种燃料泵控制设备，由于在低发动机负荷模式(此时电磁溢流 阀的连续操作噪音变得较大)下减少了每一次燃料输送的燃料喷射次数， 所以一次输送所需的燃料量减少了。因此，可以将开始关闭电磁溢流阀的 时间设定在更靠近上死点的时间。随着靠近上死点，表示泵柱塞与缸之间 相对运动的凸轮速率变小。因此，可以减小关闭电磁溢流阀时的凸轮速率 以进一步降低电磁溢流阀的关闭噪音。通过降低电磁溢流阀的关闭噪音， 可以减小电磁溢流阀的每次关闭操作时造成的连续操作噪音。
尽管上述文献中公开的控制设备在减小操作噪音方面较好，但是由于 在低发动机负荷模式下高压燃料泵不停机(即电磁溢流阀一直开启)，所 以在高压燃料泵的电磁溢流阀关闭时仍然会产生操作噪音。此外，燃料喷 射量较低，使得在怠速区域(特别是在低速低负荷那侧的怠速区域)中燃 烧易于变得不稳定。如果在怠速区域中停止从缸内喷射器喷射燃料，则沉 积物可能在缸内喷射器的喷射孔处堆积。

发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于内燃机的控制设 备，在内燃机的怠速模式下，它可以避免高压泵产生的操作噪音，维持稳 定的燃烧，并抑止燃料喷射机构的喷射孔处产生沉积物。
根据本发明的一个方面，控制设备对内燃机进行控制，该内燃机包括 从燃料箱向燃料喷射机构供应低压燃料的低压泵和供应高压燃料的高压
泵。该控制设备包括判定单元，其对内燃机的工作状态是否处于怠速状 态进行判定；和控制单元，其对内燃机进行控制。该控制单元根据怠速状 态属于两个或更多个预定怠速状态中的哪一种，来控制低压泵和高压泵。
根据本发明，根据例如内燃机的发动机速度和负荷状态来作出内燃机 工作状态是否处于怠速状态的判定。对于怠速状态，根据发动机速度和发 动机负荷中至少一项，怠速状态属于两个或更多个预定怠速状态中的哪一 种是预定的。根据当前怠速状态属于哪一种怠速状态来控制内燃机。具体 地说，在较低速度和较低负荷侧的怠速状态下，优先考虑燃烧稳定性。使 高压泵连续工作以从燃料喷射机构喷射高压燃料，从而避免燃料颗粒增大 并防止燃料扩散变差。由此实现了良好的燃烧状态。相比之下，在较高速 度和较高负荷侧的怠速状态下，不太容易发生燃烧稳定性问题，于是使高 压泵停止以减小来自其的操作噪音。这样，可以提供一种用于内燃机的控 制设备，避免了高压泵的操作噪声产生，并在内燃机怠速模式下保持了稳 定的燃烧。
优选地，控制单元对内燃机进行控制，使得在作出怠速状态处于预定 的较低负荷侧的怠速状态的判定时，向燃料喷射机构供应由高压泵增压的 燃料。
根据本发明，在较低负荷侧的怠速状态下，优先考虑燃烧稳定性。使 高压泵连续工作以从燃料喷射机构喷射高压燃料，从而可以实现良好的燃 烧状态。
更优选地，控制单元对内燃机进行控制，使得在作出怠速状态处于预 定的较低速度侧的怠速状态的判定时，向燃料喷射机构供应由高压泵增压 的燃料。
根据本发明，在较低速度侧的怠速状态下，优先考虑燃烧稳定性。使 高压泵连续工作以从燃料喷射机构喷射高压燃料，从而可以实现良好的燃 烧状态。
更优选地，控制单元对内燃机进行控制，使得在作出怠速状态处于预 定的较高负荷侧的怠速状态的判定时，抑制高压泵对燃料的增压，并向燃 料喷射机构供应由低压泵加压的燃料。
根据本发明，由于在较高负荷侧的怠速状态下不太容易发生燃烧稳定 性变差的问题，所以抑制(包括停止)高压泵对燃料的增压，以减小高压 泵的操作噪音。
更优选地，控制单元对内燃机进行控制，使得在作出怠速状态处于预 定的较高速度侧的怠速状态的判定时，抑制高压泵对燃料的增压，并向燃 料喷射机构供应由低压泵加压的燃料。
根据本发明，由于在较高速度侧的怠速状态下不太容易发生燃烧稳定 性变差的问题，所以抑制(包括停止)高压泵对燃料的增压，以减小高压 泵的操作噪音。
根据本发明的另一个方面， 一种控制设备对内燃机进行控制，该内燃 机包括从燃料箱向燃料喷射机构供应低压燃料的低压泵和供应高压燃料的 高压泵。该控制设备包括判定单元，其对内燃机的工作状态是否处于怠 速状态进行判定；状态判定单元，其对燃料喷射机构的燃料喷射孔的状态 进行判定；和控制单元，其对内燃机进行控制。该控制单元对内燃机进行
控制，使得在作出内燃机的工作状态处于怠速状态的判定时，以及作出燃 料喷射孔处于正常状态的判定时，抑制由高压泵对燃料进行的增压并向燃 料喷射机构供应由低压泵加压的燃料。
根据本发明，根据例如内燃机的发动机速度和负荷状态来作出内燃机 的工作状态是否处于怠速状态的判定。当工作状态处于怠速状态、并且燃 料喷射机构的喷射孔处于正常状态(例如，喷射孔附近没有产生沉积物) 时，减小高压泵的操作噪音比从燃料喷射机构喷射高压燃料冲走沉积物更 优先。因此，抑制高压泵对燃料的增压。由此可以提供一种用于内燃机的 控制设备，避免了高压泵的操作噪音产生，并防止了内燃机处于怠速模式 下时燃料喷射机构的喷射孔处产生沉积物。
优选地，高压泵包括溢流阀，溢流阀的开启和关闭由控制单元进行控 制。控制单元对高压泵进行控制，使得通过降低溢流阀的关闭频率，来抑 制高压泵对燃料进行的增压。
根据本发明，可以因减小溢流阀的关闭次数而抑制高压泵的操作噪 音，其中溢流阀的关闭是高压泵产生操作噪音的原因。 更优选地，控制单元对内燃机进行控制，使得在作出内燃机的工作状 态处于怠速状态的判定时，以及作出燃料喷射孔不处于正常状态的判定 时，向燃料喷射机构供应由高压泵增压的燃料。
根据本发明，根据例如内燃机的发动机速度和负荷状态来作出内燃机 的工作状态是否处于怠速状态的判定。当内燃机的工作状态处于怠速状态 并且燃料喷射机构的喷射孔不处于正常状态(例如当喷射孔附近产生了沉 积物时)时，从燃喷射机构喷射高压燃料冲走沉积物比减小高压泵的操作 噪音更优先。因此，通过高压泵增大燃料压力以从燃料喷射机构喷射高压 燃料，从而可以冲走沉积物。由此可以提供一种用于内燃机的控制设备， 防止了高压泵的操作噪音产生，并抑制了燃料喷射机构的喷射孔处产生沉 积物。
更优选地，燃料喷射机构是将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机 构。内燃机还包括将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷射机构。
根据本发明，可以提供一种用于内燃机的控制装置，它可以用于仅包 括将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机构的内燃机，也可以用于既包括 将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机构也包括将燃料喷射到进气歧管中 的第二燃料喷射机构的内燃机，以避免高压泵的操作噪音产生、保持稳定 燃烧、并在内燃机的怠速模式下抑制燃料喷射机构的喷射孔处产生沉积
更优选地，第一燃料喷射机构是缸内喷射器，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设备，该内燃机具有分 别作为第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构的缸内喷射器和进气歧管喷 射器，这些喷射器独立设置以共同参与燃料喷射，从而避免高压泵的操作 噪音产生、保持稳定燃烧、并在内燃机的怠速模式下抑制燃料喷射机构的 喷射孔处产生沉积物。


图1是发动机系统的示意性结构图，该发动机系统由根据本发明第一 实施例的控制设备进行控制。
图2示意性示出了图1的发动机系统的燃料供应机构总体图。
图3是图2的局部放大图。 图4是缸内喷射器的剖视图。 图5是缸内喷射器末端的剖视图。 图6是发动机怠速区域的对照图。
图7是由发动机ECU (电子控制单元)执行的控制程序的流程图，该 发动机ECU可以作为根据本发明第一实施例的控制设备。
图8是由发动机ECU执行的控制程序的流程图，该发动机ECU可以 作为根据本发明第二实施例的控制设备。
图9和图10分别是与发动机的暖机状态和冷机状态对应的第一 DI比 对照图，根据本发明实施例的控制设备适用于该发动机。
图11和图12分别是与发动机的暖机状态和冷机状态对应的第二 DI 比对照图，根据本发明实施例的控制设备适用于该发动机。
具体实施例方式
下面将参考附图对本发明的实施例进行说明。相同的部件标有相同的 标号。其名称和功能也相同。因此将不对其进行重复说明。 <第一实施例>
图1示意性示出了发动机ECU (电子控制单元)控制下的一种发动机 系统构造，该发动机ECU可以作为根据本发明第一实施例的用于内燃机 的控制设备。尽管图1中示出了直列4缸汽油机，但是本发明不限于应用 到所示发动机，而是也可以采用V型6缸发动机、V型8缸发动机、直列 6缸发动机等。只要发动机包括用于每个气缸的缸内喷射器，本发明就可 以应用。
参考图l，发动机IO包括四个气缸112，这些气缸都经由进气歧管20 连接到公共缓冲罐30，每个进气歧管20对应于一个气缸112。缓冲罐30 经由进气管40连接到空气滤清器50。气流计42与由电动机60驱动的节 气门70 —起设置在进气管40中。节气门70的开度是根据发动机ECU 300
的输出信号而独立于加速踏板100进行控制的。公共的排气歧管80连接
到各个气缸112。排气歧管80连接到三元催化转化器90。
对于每个气缸112，设有将燃料喷射到气缸中的缸内喷射器110，以 及将燃料向进气口和/或进气歧管喷射的进气歧管喷射器120。根据来自发 动机ECU 300的输出信号对喷射器IIO和120各自进行控制。每个缸内喷 射器IIO连接到公共的燃料输送管130。燃料输送管130经由单向阀连接 到发动机驱动式高压燃料泵送装置150，所述单向阀允许朝向燃料输送管 130通过。下面将基于分别设有两个喷射器的内燃机来对本实施例进行说 明。应当明白，本发明不限于这样的内燃机。也可以采用包括一个喷射器 的内燃机，其中该喷射器既具有缸内喷射器的功能，也具有进气歧管喷射 器的功能。此外，高压燃料泵送装置150不限于发动机驱动式，而也可以 是电动机驱动的高压泵。
如图1所示，高压燃料泵送装置150的排出侧经由电磁溢流阀连接到 燃料输送管130的吸入侧。该电磁溢流阀被设置成使得从高压燃料泵送装 置150供应的燃料量随着电磁溢流阀的开启程度变小而增大，并且在电磁 溢流阀完全开启时停止从高压燃料泵送装置150将燃料供应到燃料输送管 130中。根据发动机ECU 300的输出信号来控制电磁溢流阀。下文中会进 行详细说明。
每个进气歧管喷射器120连接到与低压侧对应的公共燃料输送管 160。燃料输送管160和高压燃料泵送装置150经由公共的燃料压力调节 器170连接到电动机驱动式低压燃料泵180。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设置成使得当从低压燃 料泵180排出的燃料压力高于预设燃料压力时，使从低压燃料泵180输出 的燃料部分地回到燃料箱200。因此，燃料压力调节器170起到下述作 用防止供应到进气歧管喷射器120的燃料压力和供应到高压燃料泵送装 置150的燃料压力变得高于设定燃料压力。
发动机ECU 300由数字式计算机形成，并包括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，这些部件经由双向总线310彼此连接。
气流计42产生与吸入的空气成比例的输出电压。气流计42的输出电 压经由A/D转换器370施加到输入端口 350。冷却剂温度传感器380连接 到发动机10，并产生与发动机冷却剂温度成比例的输出电压。冷却剂温度 传感器380的输出电压经由A/D转换器390施加到输入端口 350。
燃料压力传感器400连接到燃料输送管130，并产生与燃料输送管 130中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施加到输入端口 350。空燃比传感器420连接到三元催 化转化器90上游的排气歧管80，并产生与排气中氧气浓度成比例的输出 电压。空燃比传感器420的输出电压经由A/D转换器430施加到输入端口 350。
本实施例的发动机系统中的空燃比传感器420是全量程空燃比传感器 (线性空燃比传感器)，它产生与发动机中燃烧的空气燃料混合物的空燃 比成比例的输出电压。对于空燃比传感器420，可以使用02传感器，它以 开/关方式检测发动机10中燃烧的混合物的空燃比相对于理论空燃比是浓 还是稀。
加速踏板100连接到加速器位置传感器440，加速器位置传感器440 产生与加速踏板100的下压情况成比例的输出电压。加速器位置传感器 440的输出电压经由A/D转换器450施加到输入端口 350。发动机速度传 感器460连接到输入端口 350，并产生表示发动机速度的输出脉冲。发动 机ECU 300的ROM 320预先以对照图的形式储存了对应于工作状态而设 定的燃料喷射量值、基于发动机冷却剂温度的校正值等，其中工作状态基 于上述加速器位置传感器440和发动机速度传感器460获得的发动机负荷 率和发动机速度。
下面将参考图2对上述发动机10的燃料供应机构进行说明。燃料供 应机构包括设置在燃料箱200处以低排出水平(约为400kPa，其为压力调 节器的压力)供应燃料的供给泵1100 (相当于图1的低压燃料泵180)、 由凸轮1210驱动的高压燃料泵送装置150 (高压燃料泵1200)、设置为 向缸内喷射器110供应高压燃料的高压输送管1110 (相当于图1的燃料输 送管130)、缸内喷射器110、设置为向进气歧管喷射器120供应压力的
低压输送管1120、以及进气歧管喷射器120，其中每个气缸在高压输送管
1110处设有一个缸内喷射器110，每个气缸的进气歧管在低压输送管1120 处设有一个进气歧管喷射器120。
燃料箱200的供给泵1100的排出口连接到低压供应管1400，低压供 应管1400分支成低压输送连通管1410和泵供应管1420。低压输送连通管 1410连接到设在进气歧管喷射器120处的低压输送管1120。
泵供应管1420连接到高压燃料泵1200的入口。脉动阻尼器1220设在 高压燃料泵1200前方以抑制燃料脉动。
高压燃料泵1200的排出口连接到高压输送连通管1500，高压输送连 通管1500连接到高压输送管1100。设在高压输送管1110处的安全阀 1140经由高压输送回流管1610连接到高压燃料泵回流管1600。高压燃料 泵1200的回流开口连接到高压燃料泵回流管1600。高压燃料泵回流管 1600连接到回流管1630，回流管1630连接到燃料箱200。
图3是图2中高压燃料泵送装置150附近的放大图。高压燃料泵送装 置150主要由下列部件形成高压燃料泵1200、由凸轮1210驱动来上下 滑动的泵柱塞1206、电磁溢流阀1202和具有泄漏功能的单向阀1204。
当凸轮1210使泵柱塞1206向下运动、并且电磁溢流阀1202开启时， 燃料被引入(吸入)。当凸轮1210使泵柱塞1206向上运动时，电磁溢流 阀1202的关闭正时发生改变，以控制从高压燃料泵1200排出的燃料量。 在泵柱塞1206向上运动时的增压状态期间，将关闭电磁溢流阀1202的时 间设定得越早，排出的燃料就越多；关闭电磁溢流阀1202的时间越延 迟，排出的燃料就越少。排出量最大时的电磁溢流阀1202驱动占空被设 定为100。％，而排出量最小时的电磁溢流阀1202驱动占空被设定为0%。 在电磁溢流阀1202的驱动占空为0%时，电磁溢流阀1202保持开启状态 而不关闭。尽管只要凸轮1210旋转(只要发动机10旋转)泵柱塞1206就 上下运动，但是由于电磁溢流阀1202未关闭，所以燃料未受到增压。
压力作用下的燃料会推动并开启单向阀1204 (设定压力约为 60kPa)，从而经由高压输送连通管1500而被朝向高压输送管1110泵 送。在此阶段，通过设在高压输送管1110处的燃料压力传感器40来对燃
料压力进行反馈控制。
下面将对占空比DT进行说明，占空比DT是对高压燃料泵1200的燃 料排出量(开始关闭电磁溢流阀1202的时刻)进行控制的控制值。占空 比DT在0至U 100%的范围内变化，并和与电磁溢流阀1202的关闭时间长 度对应的凸轮1210的凸轮角度有关。具体地说，占空比DT表示目标凸轮
角度e与最大凸轮角度e(o)的比率，其中"e(o)"是与电磁溢流阔1202的最 长关闭时间长度对应的凸轮角度(最大凸轮角度)，"e"是与电磁溢流
阀1202的关闭时间长度目标值对应的凸轮角度(目标凸轮角度)。因 此，随着电磁溢流阀1202的目标关闭时间长度(开始关闭该阀的时刻) 接近最大关闭时间长度，占空比DT接近100。％;随着目标关闭阀时间长 度接近O，占空比DT接近OX。
当占空比DT接近100%时，根据占空比DT来调节的、开始关闭电磁 溢流阀1202的时刻被设定得较早，使得电磁溢流阀1202的关闭时间长度 变长。由此，从高压燃料泵1200排出的燃料量增大，燃料压力P变得更 高。相反，当占空比DT接近OX时，根据占空比DT来调节的、开始关闭 电磁溢流阀1202的时刻被延迟，使得电磁溢流阀1202的关闭时间长度变 短。由此，从高压燃料泵1200排出的燃料量减小，燃料压力P变得更 低。
下面将参考图4的剖视图对缸内喷射器IIO进行说明，该剖视图对应 于缸内喷射器110的垂直方向。
缸内喷射器110在主体740下端具有喷嘴体760，喷嘴体760由喷嘴 保持架通过隔离器固定。喷嘴体760在其下端形成有喷射孔500。可以上 下运动的针520布置在喷嘴体760内。针520的上端紧靠主体740中的可 滑动铁心540。弹簧560通过该铁心540向下作用针520。针520放置在喷 嘴体760的内圆周座面522处。由此，在常态下喷射孔500是关闭的。
衬套570插入并紧固在主体740的上端。燃料通道580形成于衬套 570中。燃料通道580的下端侧与喷嘴体760的内部经由主体740中的通 道而连通。在针520被抬升时，将燃料从喷射孔500喷射出去。燃料通道 580的上端侧经由过滤器600连接到燃料引入开口 620。燃料引入开口 620
连接到图1的燃料输送管130。
电磁螺线管640布置成在主体740中围绕衬套570的下端部分。在向 螺线管640施加电流时，铁心540克服弹簧560向上运动，从而燃料压力 将针520向上推动，喷射孔500开启。由此实施燃料喷射。将螺线管640 引出到绝缘壳体650中的导线660，使得螺线管640可以接收来自发动机 ECU 300的用于阔开启的电信号。除非从发动机ECU 300输出这个用于阀 开启的电信号，否则缸内喷射器UO的燃料喷射不会实施。
缸内喷射器110的燃料喷射时间以及燃料喷射时间长度是由从发动机 ECU 300接收到的用于阀开启的电信号来控制的。通过控制燃料喷射时间 长度，可以调节来自缸内喷射器IIO的燃料量。换句话说，可以通过电信 号来实施控制，以(在至少为最小燃料喷射量的区域内)喷射小量燃料。 注意，可以在发动机ECU 300与缸内喷射器110之间设置EDU (电子驱 动单元)用于这种控制。
图5图示了缸内喷射器110末端区域的剖视图。设有喷射孔500的阀 体502、作为燃料容器的抽吸空间504、针尖506、以及燃料留存区域508 一起构成了缸内喷射器110的末端。
已经考虑到，在进气冲程或压縮冲程期间从缸内喷射器IIO喷射燃料 之后，被针尖506从燃料留存区域508挤出的部分燃料会保留在吸取空间 504中而不经过喷射孔500喷射到缸内喷射器110之外。还考虑到，如果 持续停止缸内喷射器110的操作，则油密性会使燃料从密封部分泄漏到吸 取空间504中。
缸内喷射器110末端处的温度受到燃烧气体产生的热量影响很大。考 虑到其他因素(例如来自气缸盖的热量、朝向燃料的热辐射等)，喷射孔 500有可能随着温度变高而被逐渐积累的碳堵塞。
由于向具有上述结构的缸内喷射器110供应的燃料压力非常高(约为 13Mpa)，所以在开启和关闭阀的时候会产生较大的噪音或振动。尽管在 发动机10的负荷和速度较高的区域中，这样的噪音或振动可能不会被装 有发动机10的车辆上的乘客听到，但是在发动机10的负荷和速度较低的 区域中，噪音和/或振动可能被乘客感知。在此情况下，发动机ECU300
(作为本实施例的用于内燃机的控制设备)具有发动机10的怠速区域， 在怠速状态下，该怠速区域被划分为低负荷区域和高负荷区域，以便在这 些区域之间实施不同的控制。
在低负荷怠速区域，优先考虑燃烧稳定性。对高压燃料泵1200进行
驱动，向缸内喷射器110供应约为2Mpa到13Mpa的高压燃料，然后燃料 从缸内喷射器110喷射到气缸中。在低负荷怠速区域，燃料喷射量较小， 燃烧稳定性容易变差，高压燃料泵1200的停止会使向缸内喷射器110供 应的燃料压力大大降低。相应地，从缸内喷射器110喷射的燃料雾化会变 差(燃料颗粒增大、燃料扩散程度变差)，从而进一歩加剧燃烧情况变 差。因此，将高压燃料直接喷射到气缸中，以使低负荷怠速区域中的燃烧 稳定。
在高负荷怠速区域，优先考虑降低高压燃料泵1200的操作噪音(因 为较不容易发生燃烧稳定性问题)。将高压燃料泵1200停止(占空比DT 二0%)，并由供给泵1100向缸内喷射器110供应大约0.3MPa的低压燃 料。燃料从缸内喷射器110喷射，或者在缸内喷射器IIO与进气歧管喷射 器120之间分别喷射。通过使高压燃料泵1200停止，可以减小其操作噪
下面将参考图6的对照图说明怠速区域。发动机10的速度沿横坐标 轴绘出，而发动机10的负荷率沿纵坐标轴绘出。怠速区域由两条曲线 (外侧曲线和内侧曲线)表示。夹在外侧曲线与内侧曲线之间的区域对应 于高负荷怠速区域。内侧曲线的内部、原点0那侧的区域对应于低负荷怠 速区域。
车辆上安装有各种电气负载。由发动机10旋转的交流发电机产生的 电能(包括利用电池的情况)供应到这些电气设备。车辆还装有空调。空 调的压縮机由发动机IO驱动。在发动机IO的怠速区域中(例如，在车辆 陷于交通瘫痪(traffic tie-up)状态或停在红灯前的情况下)，这些电气负 载和空调会成为发动机10的负荷。因此，当以通常方式使用车辆时，许 多情况会属于多个怠速区域中的高负荷怠速区域。
下面将参考图7对发动机ECU 300 (作为本实施例的控制设备)执行
的控制程序进行说明。
在步骤(下文中，"步骤"将简写为"S" ) 100，发动机ECU 300根 据来自发动机10的速度传感器460的信号来检测发动机速度NE。在 Sl 10，发动机ECU 300根据来自加速踏板位置传感器440的信号检测发动 机10的负荷率。不必单独根据加速踏板10的踏板位置来确定发动机10的 负荷率。
在步骤S120，发动机ECU 300根据所检测到的发动机速度NE和负荷 率以及图6的对照图，判定发动机10的当前工作区域是否在怠速区域 中。当在图6中外侧曲线的原点O那侧的区域时作出在怠速区域中的判定 (步骤S120为是)，控制前进到S130;否则(S120为否)控制前进到 S180。
在S130，发动机ECU 300判定发动机10的当前工作区域在低负荷怠 速区域还是高负荷怠速区域中。当在图6中的夹在外侧曲线与内侧曲线之 间的区域时作出在高负荷怠速区域中的判定(S130为高负荷)，控制前进 到S140。当在图6中内侧曲线的原点O那侧的区域时作出在低负荷怠速区 域中的判定(S130为低负荷)，控制前进到S160。
在S140，发动机ECU 300计算缸内喷射器IIO与进气歧管喷射器120 之间的燃料喷射比率(直接喷射比率DI比率)r。这个燃料喷射比率是 根据后面将要说明的对照图等来计算的。对于DI比率r，满足0《r《l的 关系。
在S150，发动机ECU 300输出高压燃料泵1200的停止指令信号。具 体地说，输出与电磁溢流阀1202的占空比DT为0%的情况对应的控制信 号。因此，向缸内喷射器110输送由供给泵1100增压到约0.3MPa的燃 料。
在S160，发动机ECU 300将缸内喷射器110与进气歧管喷射器120 之间的燃料喷射比率(直接喷射DI比率)设定为1。因此，只从缸内喷 射器IIO喷射燃料。
在S170,发动机ECU 300输出高压燃料泵1200的驱动指令信号。具 体地说，输出与电磁溢流阀1202的占空比DT (上限为100%)对应的控
制信号。因此，向缸内喷射器110输送由高压燃料泵1200增压到约2MPa 到13Mpa的高压水平的燃料。
在S180，发动机ECU 300执行除了怠速区域之外的通常工作区域的 控制。
下面将根据上述构造和流程图来说明发动机ECU 300控制下的内燃机 的运行。
当检测到发动机速度NE和发动机负荷率(SIOO、 S110)、并且发动 机10的当前工作区域是怠速区域(S120为是)时，对怠速区域是高负荷 怠速区域还是低负荷怠速区域进行判定(S130)。
当怠速区域对应于图6所示高负荷怠速区域(S130为高负荷)时，计 算缸内喷射器IIO与进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比率(S140)。 输出高压燃料泵1200的停止指令信号(S150)并使高压燃料泵1200停 止。此时，向缸内喷射器IIO供应由供给泵1100增压到约0.3MPa的低压 水平的燃料。
由于在高负荷怠速区域使高压燃料泵1200停止，所以减小了高压燃 料泵1200的操作噪音。在高负荷怠速区域，与低负荷怠速区域相比，不 容易发生燃烧稳定性问题。
当处于图6所示低负荷怠速区域中时(S130为低负荷)，定义为缸内 喷射器IIO与进气歧管喷射器120之间燃料喷射比率的DI比率r被设定为 1 (S160)。输出高压燃料泵1200的驱动指令信号(S170)，并使高压燃 料泵1200的操作继续而不停止。此时，向缸内喷射器110供应由高压燃 料泵1200增压到约2MPa至U 13MPa的高水平的燃料。
在低负荷怠速区域，优先考虑燃烧稳定性。高压燃料泵1200的操作 继续使得约为2MPa到13MPa的高压燃料被供应到缸内喷射器110。从缸 内喷射器IIO直接喷射高压燃料。在低负荷怠速区域中，燃料喷射较低， 燃烧稳定性容易变差，而直接将高压燃料喷射到气缸中可以获得良好的燃 烧状态，而不会增加燃料颗粒，并不会使燃料扩散变差。
即使在发动机工作区域对应于怠速区域的情况下，也在低负荷怠速区 域与高负荷怠速区域之间对高压燃料泵1200的驱动和停止进行控制。在
低负荷怠速区域，对燃烧稳定性的考虑比减小操作噪音更优先，所以从缸 内喷射器将经过高压燃料泵增压的燃料喷射到气缸中以允许燃烧稳定。在 高负荷怠速区域，较不容易发生燃烧稳定性问题，于是停止高压燃料泵， 使得从缸内喷射器将经过供给泵增压的燃料喷射到气缸中(或者也从进气 歧管喷射器进行喷射)，使得可以减小操作噪音。 <第二实施例>
下文中将对发动机ECU 300控制下的发动机系统进行说明，发动机
ECU 300作为根据本发明第二实施例的用于内燃机的控制设备。本实施例 的发动机ECU 300执行与前述第一实施例不同的程序。其余硬件构造(见 图1一图5)类似于第一实施例。因此，这里将不再进行重复说明。
本实施例的发动机ECU 300根据怠速区域中缸内喷射器110的喷射孔 处是否产生沉积物来执行不同的控制。
当缸内喷射器110的喷射孔处产生了沉积物(或产生的可能性较高) 时，驱动高压燃料泵向缸内喷射器110供应约为2MPa到13MPa的高压燃 料，然后从该喷射器将燃料喷射到气缸中。因此，可以通过高压燃料冲去 喷射孔处产生的沉积物。
当缸内喷射器110的喷射孔处未产生沉积物(或产生其的可能性较 低)时，使高压燃料泵停止，并向缸内喷射器110供应约为0.3MPa的低 压燃料。燃料由缸内喷射器UO喷射或由缸内喷射器110与进气歧管喷射 器120分别喷射。因此可以减小怠速模式下高压燃料泵的操作噪音。
下面将参考图8对根据第二实施例的发动机ECU 300所执行的控制程 序进行说明。在图8的流程图中，与图7中类似的那些步骤标有相同的步 骤标号。它们的内容也相同。因此这里将不再重复其详细说明。
在S200，发动机ECU 300计算反馈控制系统中的反馈校正值FAF， 所述反馈控制系统控制着从缸内喷射器IIO喷射的燃料量。
反馈控制系统由发动机ECU 300实现。在反馈控制系统中，从缸内喷 射器110喷射燃料所需的燃料喷射时间长度是根据计算出的缸内喷射器 110的目标燃料喷射量来计算的。在这段燃料喷射时间长度内，向螺线管 640施加电流。铁心540克服弹簧560而升高，从而由燃料压力将针520
向上推动。喷射孔500被开启以实施燃料喷射。对与实际喷射的燃料量有 关的状态量进行检测，并计算与目标燃料喷射量的差。计算反馈校正值
FAF使得这个差成为0。较大的反馈校正值FAF表示目标燃料喷射量与实 际喷射的燃料量之间的差较大。例如，在缸内喷射器110的喷射孔500处 产生了沉积物时，即使将喷射孔500开启达计算出的燃料喷射时间长度， 也会由于沉积物而不能喷射准确的目标燃料喷射量。因此，反馈校正值 FAF变大。通过对反馈校正值FAF进行监视，可以对缸内喷射器IIO的喷 射孔500附近是否产生了沉积物作出判定。
在S220，发动机ECU 300判定所获得的反馈校正值FAF是否至少为 阈值。当反馈校正值FAF至少为阈值时(S220为是)，控制前进到 S230;否则(S220为否)，控制前进到S180。该阈值被设定来对执行本 实施例的控制(S140、 S150、 S160、 S270)还是通常控制进行判定。
在S230，发动机ECU 300判定在缸内喷射器110的喷射孔500附近 是否己经检测到沉积物产生(DI沉积物粘附)。具体地说，如果反馈校正 值FAF大于3X (S230为是)，则作出有DI沉积物粘附的判定，控制前 进到S160;否则(S230为否)，控制前进到S140。
在S270，发动机ECU 300输出高压燃料泵1200的驱动指令信号。具 体地说，输出与电磁溢流阀1202的占空比DT为100%对应的控制信号。 因此，向缸内喷射器IIO输送由高压燃料泵1200增压到约13MPa的燃 料。S270中的上限可以设定为13MPa。
下面将根据上述构造和流程图，对本实施例的发动机ECU控制下的 内燃机运行进行说明。
在检测到发动机速度NE和发动机负荷率(SIOO、 SUO)、并且发动 机10的当前工作区域是怠速区域(S120为是)时，计算控制系统的反馈 校正值FAF (S200)，所述控制系统对缸内喷射器IIO的燃料喷射量进行 反馈控制。
在发动机10的当前反馈校正值FAF至少为阈值(S120为是)时，根 据反馈校正值FAF对缸内喷射器110的喷射孔500附近是否粘附了沉积物 进行判定(S230)。
当缸内喷射器110的喷射孔500附近没有粘附沉积物或者其粘附可能
性较低时(S230为否)，计算缸内喷射器110与进气歧管喷射器120之间 的燃料喷射比率(S140)。输出高压燃料泵1200的停止指令信号 (S150)，并使高压燃料泵1200的操作停止。此时，向缸内喷射器110 供应由供给泵1100增压的约为0.3MPa的低压燃料。
因此，在缸内喷射器110的喷射孔500附近没有粘附沉积物或其粘附 可能性较低时，因为高压燃料泵1200操作被停止，高压燃料泵1200的操 作噪音减小了。
在缸内喷射器110的喷射孔500附近粘附了沉积物或其粘附可能性较 高时(S230为是)，将定义为缸内喷射器IIO与进气歧管喷射器120之间 燃料喷射比率的DI比率r设定为1 (S160)。以占空比DT二100X输出高 压燃料泵的驱动指令信号(S270)。高压燃料泵1200的操作继续而不停 止。此时，向缸内喷射器IIO供应由高压燃料泵1200增压到约13MPa的 高压燃料。
因此，当缸内喷射器110的喷射孔500附近粘附了沉积物或其粘附可 能性较高时，高压燃料泵1200的操作继续，使得向缸内喷射器110供应 约为13MPa的高压燃料，从而从缸内喷射器IIO将高压燃料直接喷射到气 缸中。通过将高压燃料直接喷射到气缸中，可以冲去缸内喷射器110的喷 射孔500附近产生的沉积物。
当发动机的工作区域处于怠速区域中时，根据缸内喷射器的喷射孔附 近是否产生沉积物来对高压燃料泵的驱动和停止进行控制。在缸内喷射器 的喷射孔附近产生了沉积物或其产生可能性较高的情况下，即使在怠速区 域中操作噪音较大，除去沉积物也比减小操作噪音更优先。从缸内喷射器 将受到高压燃料泵增压的燃料喷射到气缸中。在缸内喷射器的喷射孔附近 未产生沉积物或其产生可能性较低时，使高压燃料泵的操作停止，从缸内 喷射器(或者还从进气歧管喷射器)将受到供给泵增压的燃料喷射到气缸 中。因此，可以减小处于怠速区域中时的操作噪音。
在上述第一和第二实施例中S150的处理中，通过使高压燃料泵1200 停止(占空比DT为0%)来减小操作噪音。也可以通过下述的另一种方式来减小操作噪音。由于高压燃料泵1200产生操作噪音反映了电磁溢流
阀1202的关闭，所以可以通过降低电磁溢流阀1202的关闭频率(减小阀 的关闭次数)来减小高压燃料泵100的操作噪音。在此情况下，来自高压 燃料泵1200的排出压力比通常情况下要低。 <适于采用这种控制设备的发动机(1) >
下面将对适于应用本实施例的控制设备的发动机(1)进行说明。
参考图9和图10，现在将对表示缸内喷射器110与进气歧管喷射器 120之间燃料喷射比率(下文中也称为DI比率(r))的对照图进行说 明，这些对照图可以作为与发动机10的工作状态有关的信息。这些对照 图储存在发动机ECU 300的ROM 320中。图9是针对发动机10暖机状态 的对照图，图10是针对发动机10冷机状态的对照图。
在图9和图IO的对照图中，缸内喷射器110的燃料喷射比率以百分比 形式表示为DI比率r，其中，发动机10的发动机速度沿横坐标轴绘出， 负荷率沿纵坐标轴绘出。
如图9和图IO所示，针对由发动机10的发动机速度和负荷率确定的 每个工作区域设定DI比率r。 "DI比率r=100%"表示只从缸内喷射器 110执行燃料喷射的区域，"DI比率r = 0%"表示只从进气歧管喷射器 120执行燃料喷射的区域。"DI比率r#0" 、 "DI比率r#100%"和"0 %<DI比率K100。X"各自表示缸内喷射器IIO和进气歧管喷射器120公共 参与燃料喷射的区域。通常，缸内喷射器110有助于提高动力性能，而进 气歧管喷射器120有助于空气燃料混合物的均匀性。根据发动机10的发 动机速度和负荷率来适当选择这两种具有不同特性的喷射器，从而在发动 机10的正常工作状态下只进行均质燃烧(例如，怠速期间的催化剂预热 状态是异常工作状态的一种示例)。
此外，如图9和图10所示，在针对发动机暖机状态和冷机状态的对 照图中单独限定缸内喷射器110与进气歧管喷射器120的DI比率r。这些 对照图设置成表示了随着发动机10的温度改变，缸内喷射器110和进气 歧管喷射器120的不同控制区域。当检测到的发动机10温度等于或高于 预定温度阈值时，选用图9所示针对暖机状态的对照图；否则，选用图10
所示针对冷机状态的对照图。根据所选择的对照图，基于发动机10的发
动机速度和负荷率来控制缸内喷射器100和/或进气歧管喷射器120。
现在将对图9和图IO设定的发动机10的发动机速度和负荷率进行说 明。在图9中，NE (1)设定为2500rpm到2700rpm， KL (1)设定为30 %到50%， KL (2)设定为60%到90%。在图10中，NE (3)设定为 2900rpm到3100rpm。艮口， NE (1) <NE (3)。图9中的NE (2)以及图 IO中的KL (3)和KL (4)也适合地设定。
图9与图IO相比，图IO所示针对冷机状态的对照图中的NE (3)大 于图9所示针对暖机状态的对照图中的NE (1)。这表明，随着发动机IO 的温度降低，进气歧管喷射器120的控制区域扩展到包括了更高发动机速 度的区域。即，在发动机10处于冷机状态的情况下，缸内喷射器110的 喷射孔中不容易堆积沉积物(即使未从缸内喷射器110喷射燃料)。因 此，可以将使用进气歧管喷射器120执行燃料喷射的区域得到扩展，从而 提高均质性。
图9与图IO相比，在针对暖机状态的对照图中发动机IO的发动机速 度为NE (1)或更高的区域中，以及针对冷机状态的对照图中发动机速度 为NE (3)或更高的区域中，"DI比率r=100%"。对于负荷率，在针 对暧机状态的对照图中负荷率为KL (2)或更高的区域中，以及针对冷机 状态的对照图中负荷率为KL (4)或更高的区域中，"DI比率r二lOO %"。这意味着在预定的高发动机速度区域中以及预定的高发动机负荷区 域中只使用缸内喷射器110。即，在高速区域或高负荷区域，即使只用缸 内喷射器110来执行燃料喷射，由于发动机10的发动机速度和负荷率较 高，进气量足够，使得只使用缸内喷射器110也可以容易地获得均质的空 气燃料混合物。由此，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室内伴随着汽 化潜热(即从燃烧室吸收热量)而雾化。这样，在压缩末期，空气燃料混 合物的温度降低，从而改善了抗爆震性能。此外，由于降低了燃烧室内的 温度，所以提高了进气效率，得到较高的功率输出。
在图9中针对暖机状态的对照图中，当负荷率为KL (1)或更小时， 只使用缸内喷射器IIO执行燃料喷射。这表明，当发动机10的温度较高 时，在预定的低负荷区域中只使用缸内喷射器110。当发动机10处于暖机 状态时，缸内喷射器110的喷射孔中容易堆积沉积物。但是，在只使用缸
内喷射器iio执行燃料喷射时，可以降低喷射孔的温度，在此情况下防止
了沉积物堆积。此外，还可以防止缸内喷射器110堵塞，同时确保其最小
燃料喷射量。因此，在有关区域中只使用缸内喷射器110。
图9与图IO相比，只有图IO的针对冷机状态的对照图中才存在"DI 比率r二0。/^"的区域。这表明，当发动机10的温度较低时，在预定的低 负荷区域(KL (3)或更小)中只使用进气歧管喷射器120执行燃料喷 射。当发动机10处于冷机状态、负荷较低且进气量较小时，不容易发生 燃料雾化。在这样的区域，难以用来自缸内喷射器110的燃料喷射确保良 好的燃烧。此外，特别是在低负荷且低速的区域中，使用缸内喷射器110 获得的高输出不是必须的。因此，在有关区域中，只使用进气歧管喷射器 120执行燃料喷射，而不使用缸内喷射器IIO。
此外，在除了正常工作之外的工作中，即，在发动机10怠速期间的 催化剂预热状态(异常工作状态)下，对缸内喷射器IIO进行控制以执行 分层充气燃烧。通过只在催化剂预热工作期间造成分层充气燃烧，可以促 进催化剂预热，从而改善排气排放。
<适于采用这种控制设备的发动机(2) >
下面将对适于应用本实施例的控制设备的发动机(2)进行说明。在 对发动机(2)的下述说明中，与发动机(1)类似的那些构造将不再重 复。
下面将参考图11和图12对表示缸内喷射器110与进气歧管喷射器 120之间燃料喷射比率的对照图进行说明，这些对照图可以作为与发动机 10的工作状态有关的信息。这些对照图储存在发动机ECU 300的ROM 320中。图11是针对发动机IO暖机状态的对照图，图12是针对发动机10
冷机状态的对照图。
图11和图12与图9和图IO在下列地方不同。在针对暖机状态的对照 图中发动机10的发动机速度等于或高于NE (1)的区域中、以及针对冷 机状态的对照图中发动机速度为NE (3)或更高的区域中，仍然保持"DI 比率1 =100%"。此外，在针对暖机状态的对照图中负荷率为KL (2)或 更高的区域(除了低速区域以外)中、以及针对冷机状态的对照图中负荷 率为KL (4)或更高的区域(除了低速区域以外)中，仍然保持"DI比率 r=100%"。这意味着在发动机速度处于预定高水平的区域中只使用缸内 喷射器110执行燃料喷射，并且在发动机负荷处于预定高水平的区域中经 常只使用缸内喷射器110执行燃料喷射。但是，在低速高负荷区域，从缸 内喷射器110喷射的燃料产生的空气燃料混合物混合较差，燃烧室内这种 不均质的空气燃料混合物可能造成不稳定燃烧。因此，随着发动机速度的 增大(此时，不太容易发生这种问题)，增大缸内喷射器110的燃料喷射 比率，而随着发动机负荷的增大(此时容易发生这种问题)，减小缸内喷 射器110的燃料喷射比率。DI比率r的这种改变由图11和图12中的十字 箭头表示。以此方式，可以抑制可由不稳定燃烧引起的发动机输出转矩变 化。注意，这些措施大体上等价于下述措施随着发动机的状态向预定低 速区域移动而减小缸内喷射器110的燃料喷射比率，或者随着发动机的状 态向预定低负荷区域移动而增大缸内喷射器110的燃料喷射比率。此外， 除了上述区域(由图11和图12中的十字箭头表示)夕卜，在只使用缸内喷 射器110执行燃料喷射的区域中(在高速侧以及低负荷侧)，即使在只使 用缸内喷射器110执行燃料喷射时也能容易地获得均质的空气燃料混合 物。在此情况下，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室内伴随汽化潜热 (通过从燃烧室吸收热量)而雾化。因此，在压縮末期，空气燃料混合物 的温度降低，从而改善了抗爆震性能。此外，通过降低燃烧室温度，改善 了进气效率，造成了较高的功率输出。
在结合图9—图12所述的发动机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质燃烧，而通过将其设定在压縮冲 程中来实现分层充气燃烧。即，在将缸内喷射器110的燃料喷射正时设定 在压縮冲程中时，浓的空气燃料混合物可能局部地位于火花塞周围，使得 将燃烧室中稀的空气燃料混合物作为一个整体进行点火，以实现分层充气 燃烧。即使将缸内喷射器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提供浓的空气燃料混合物，也可以实现分层充气燃
烧。
这里所用的分层充气燃烧既包括分层充气燃烧也包括半分层充气燃 烧。在半分层充气燃烧中，进气歧管喷射器120在进气冲程中喷射燃料， 以在燃烧室中产生整体上稀的和均质的空气燃料混合物，然后缸内喷射器 110在压縮冲程中喷射燃料，以在火花塞周围产生浓的空气燃料混合物， 从而改善燃烧状态。由于下述原因，在催化剂预热操作中优选采用这种半 分层充气燃烧。在催化剂预热操作中，必须大大延迟点火正时并维持良好 的燃烧状态(怠速状态)，以使高温燃烧气体到达催化剂。此外，还需要 供应一定量的燃料。如果采用分层充气燃烧来满足这些需求，则燃料量会 不足。如果采用均质燃烧，则与分层充气燃烧的情况相比，用于维持良好 燃烧的延迟量较小。由于这些原因，尽管可以采用分层充气燃烧以及半分 层充气燃烧中的任何一种，但催化剂预热操作中优选采用上述半分层充气
燃烧o
此外，在结合图9—图12所述的发动机中，由于下述原因，缸内喷射 器110的燃料喷射正时优选地设定在压縮冲程中。注意，对于基本区域中 的大部分(这里，基本区域是指除了执行半分层充气燃烧的区域之外的区 域，所述半分层充气燃烧只在催化剂预热状态中执行并且通过在进气冲程 中从进气歧管喷射器120喷射燃料并在压縮冲程中从缸内喷射器110喷射 燃料来执行)，缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在进气冲程中。但 是，出于使燃烧稳定的目的，缸内喷射器110的燃料喷射正时也可以临时 地设定在压縮冲程中，这将在下文描述。
当缸内喷射器110的燃料喷射正时被设定在压縮冲程中时，在缸内温 度较高的期间，空气燃料混合物被所喷射的燃料冷却。这改善了冷却效果 并从而改善了抗爆震性能。此外，当缸内喷射器110的燃料喷射正时被设 定在压縮冲程中时，从燃料喷射开始到点火所需时间较短，使得喷雾气流 得到强化，从而提高了燃烧速率。抗爆震性能的改善和燃烧速率的提高可 以避免燃烧变化，从而改善了燃烧稳定性。
此外，无论发动机温度如何(即无论处于暖机状态还是冷机状态)， 都可以在怠速关闭(off-idle)模式(当怠速开关关闭时，当加速踏板被压
下时)时采用图9或图11所示暖机状态对照图。换句话说，无论处于冷
机状态还是暖机状态，在低负荷区域都使用缸内喷射器iio。
应当明白，这里所公开的实施例在任何方面都是示意性而非限制性 的。本发明的范围由权利要求项来限定，而不是由上述说明来限定，并且 应当包括权利要求范围内及其等同含义内的任何改变。
权利要求
1.一种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括从燃料箱向燃料喷射机构供应低压燃料的低压泵和供应高压燃料的高压泵，所述用于内燃机的控制设备包括判定单元，其对所述内燃机的工作状态是否处于怠速状态进行判定；和控制单元，其对所述内燃机进行控制，其中，所述控制单元根据所述怠速状态属于两个或更多个预定怠速状态中的哪一种，来控制所述低压泵和所述高压泵。
2. 根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制单 元对所述内燃机进行控制，使得在作出所述怠速状态处于预定的较低负荷 侧的怠速状态的判定时，向所述燃料喷射机构供应由所述高压泵增压的燃 料。
3. 根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制单 元对所述内燃机进行控制，使得在作出所述怠速状态处于预定的较低速度 侧的怠速状态的判定时，向所述燃料喷射机构供应由所述高压泵增压的燃 料。
4. 根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制单 元对所述内燃机进行控制，使得在作出所述怠速状态处于预定的较高负荷 侧的怠速状态的判定时，抑制所述高压泵对燃料的增压，并向所述燃料喷 射机构供应由所述低压泵加压的燃料。
5. 根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制单 元对所述内燃机进行控制，使得在作出所述怠速状态处于预定的较高速度 侧的怠速状态的判定时，抑制所述高压泵对燃料的增压，并向所述燃料喷 射机构供应由所述低压泵加压的燃料。
6. —种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括从燃料箱向燃料喷射 机构供应低压燃料的低压泵和供应高压燃料的高压泵，所述用于内燃机的 控制设备包括判定单元，其对所述内燃机的工作状态是否处于怠速状态进行判定； 状态判定单元，其对所述燃料喷射机构的燃料喷射孔的状态进行判 定；禾卩控制单元，其对所述内燃机进行控制，其中，所述控制单元对所述内燃机进行控制，使得在作出所述内燃机 的工作状态处于怠速状态的判定时，以及作出所述燃料喷射孔处于正常状 态的判定时，抑制由所述高压泵对燃料进行的增压并向所述燃料喷射机构 供应由所述低压泵加压的燃料。
7. 根据权利要求6所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述高压泵包括溢流阀，所述溢流阀的开启和关闭由所述控制单元进 行控制，所述控制单元对所述高压泵进行控制，使得通过降低所述溢流阀的关 闭频率，来抑制所述高压泵对燃料进行的增压。
8. 根据权利要求6所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制单 元对所述内燃机进行控制，使得在作出所述内燃机的工作状态处亍怠速状 态的判定时，以及作出所述燃料喷射孔不处于正常状态的判定时，向所述 燃料喷射机构供应由所述高压泵增压的燃料。
9. 根据权利要求l一8中任意一项所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述燃料喷射机构是将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机构， 所述内燃机还包括将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷射机构。
10. 根据权利要求9所述的用于内燃机的控制设备，其中， 所述第一燃料喷射机构是缸内喷射器，并且 所述第二燃料喷射机构是进气歧管喷射器。
11. 一种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括从燃料箱向燃料喷 射机构供应低压燃料的低压泵和供应高压燃料的高压泵，所述用于内燃机 的控制设备包括判定装置，用于对所述内燃机的工作状态是否处于怠速状态进行判 定；禾口控制装置，用于对所述内燃机进行控制，其中，所述控制装置包括用于根据所述怠速状态属于两个或更多个预 定怠速状态中的哪一种来控制所述低压泵和所述高压泵的装置。
12. 根据权利要求11所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制 装置包括用于对所述内燃机进行控制的装置，所述控制使得在作出所述怠 速状态处于预定的较低负荷侧的怠速状态的判定时，向所述燃料喷射机构 供应由所述高压泵增压的燃料。
13. 根据权利要求11所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制 装置包括用于对所述内燃机进行控制的装置，所述控制使得在作出所述怠 速状态处于预定的较低速度侧的怠速状态的判定时，向所述燃料喷射机构 供应由所述高压泵增压的燃料。
14. 根据权利要求11所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制装置包括用于对所述内燃机进行控制的装置，所述控制使得在作出所述怠 速状态处于预定的较高负荷侧的怠速状态的判定时，抑制所述高压泵对燃 料的增压，并向所述燃料喷射机构供应由所述低压泵加压的燃料。
15. 根据权利要求11所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制 装置包括用于对所述内燃机进行控制的装置，所述控制使得在作出所述怠 速状态处于预定的较高速度侧的怠速状态的判定时，抑制所述高压泵对燃 料的增压，并向所述燃料喷射机构供应由所述低压泵加压的燃料。
16. —种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括从燃料箱向燃料喷 射机构供应低压燃料的低压泵和供应高压燃料的高压泵，所述用于内燃机 的控制设备包括-判定装置，用于对所述内燃机的工作状态是否处于怠速状态进行判定；状态判定装置，用于对所述燃料喷射机构的燃料喷射孔的状态进行判 定；禾口控制装置，用于对所述内燃机进行控制，其中，所述控制装置包括用于对所述内燃机进行控制的装置，所述控 制使得在作出所述内燃机的工作状态处于怠速状态的判定时，以及作出所述燃料喷射孔处于正常状态的判定时，抑制由所述高压泵对燃料进行的增 压并向所述燃料喷射机构供应由所述低压泵加压的燃料。
17. 根据权利要求16所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述高压泵包括溢流阀，所述溢流阀的开启和关闭由所述控制装置进 行控制，以及所述控制装置包括用于对所述高压泵进行控制的装置，所述控制使得 通过降低所述溢流阀的关闭频率，来抑制所述高压泵对燃料进行的增压。
18. 根据权利要求16所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制 装置包括用于对所述内燃机进行控制的装置，所述控制使得在作出所述内 燃机的工作状态处于怠速状态的判定时，以及作出所述燃料喷射孔不处于 正常状态的判定时，向所述燃料喷射机构供应由所述高压泵增压的燃料。
19. 根据权利要求11一18中任意一项所述的用于内燃机的控制设备， 其中，所述燃料喷射机构是将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机构， 所述内燃机还包括将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷射机构。
20. 根据权利要求19所述的用于内燃机的控制设备，其中， 所述第一燃料喷射机构是缸内喷射器，并且 所述第二燃料喷射机构是进气歧管喷射器。
21. —种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括从燃料箱向缸内喷 射器供应低压燃料的低压泵和供应高压燃料的高压泵，所述缸内喷射器将 燃料喷射到气缸中，所述控制设备包括电子控制单元，其中，所述电子控制单元判定所述内燃机的工作状态是否处于怠速状态，并且 根据所述怠速状态属于两个或更多个预定怠速状态中的哪一种，来控 制所述低压泵和所述高压泵。
22. —种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括从燃料箱向缸内喷 射器供应低压燃料的低压泵和供应高压燃料的高压泵，所述缸内喷射器将 燃料喷射到气缸中，所述控制设备包括电子控制单元，其中，所述电子控制单元判定所述内燃机的工作状态是否处于怠速状态， 判定所述燃料喷射机构的燃料喷射孔的状态，并且控制所述内燃机，使得在作出所述内燃机的工作状态处于怠速状态的 判定时，以及作出所述燃料喷射孔处于正常状态的判定时，抑制所述高压 泵对燃料进行的增压并向所述缸内喷射器供应由所述低压泵加压的燃料。
全文摘要
发动机ECU执行包括下述步骤的程序检测发动机速度(NE)和发动机负荷(S100、S110)；在根据发动机速度(NE)和发动机负荷作出处于怠速区域的判定时(S120为是)，对处于高负荷怠速区域还是低负荷怠速区域进行判定(S130)；在高负荷怠速区域通过使高压燃料泵停止来减小操作声(S150)；在低负荷怠速区域，不停止高压燃料泵以使燃烧稳定(S170)。
文档编号F02D41/08GK101194093SQ200680020028
公开日2008年6月4日 申请日期2006年6月2日 优先权日2005年6月7日
发明者岩桥健志 申请人:丰田自动车株式会社