内燃机控制设备的制作方法

专利名称：内燃机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端口中的另一种燃料喷射机构 (进气歧管喷射器)的内燃机。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载荷来共同分担燃料喷射。还己知一种直 接喷射式发动机，它只包括将燃料喷射到汽油机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 增压的燃料通过发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气缸中往复运动，而增 压室是由气缸和泵柱塞形成的。泵供应管、返回管以及高压发送管连接到 该增压室，其中，泵供应管与从燃料箱馈送燃料的馈送泵连通，返回管使 从增压室流出的燃料返回燃料箱中，而高压发送管将增压室中的燃料向缸
内喷射器发送。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发送管。
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进气冲程时，燃料从泵供应管抽入增压室中。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发送冲 程)、并且电磁溢流阀关闭时，泵供应管和返回管从增压室切断，增压室 中的燃料通过高压发送管发送到缸内喷射器。
由于只在高压燃料泵处的发送冲程中电磁溢流阀关闭的时间段中才向 缸内喷射器发送燃料，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，通过将开始关闭电哮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馈送泵输出的燃料施加压力、并将增压的燃料 向缸内喷射器发送，即使对于将燃料直接喷射到燃烧室中的内燃机，也可 以正确地实现燃料喷射。
当高压燃料泵的发送冲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发送管流动，而且会向返回管流动。如 果在这样的状态下关闭电磁溢流阀，则在关闭阀门操作中促进了由上述要 流动的燃料造成的压力，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。
在内燃机的正常操作模式中，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，因为内燃机的操作噪音(例如空气燃料混合物的燃 烧噪音)相对较大。但是，当内燃机本身的操作噪音较小时(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，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气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抽入增压室中和将燃料向内燃 机燃料喷射阀发送；溢流阀用于使增压室与溢流通道之间的连通关系开启/ 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。通过基于内燃机操作状态来控 制溢流阀，可以对预定时间段中燃料泵泵出燃料的次数进行调节，以变更 每一次燃料发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，在低发动机载荷模式下，该控制单元将每一次燃料发送的燃料喷射 次数减少。
根据这种燃料泵控制设备，由于在低发动机载荷模式(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发送的燃料喷射次数， 所以需要一次发送的燃料量减少了。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，表示泵柱塞与气缸之
间相对运动的凸轮率(cam rate)变小。因此，可以减小关闭电磁溢流阀 时的凸轮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。
在包括第一燃料喷射阀(缸内喷射器)和将燃料喷射到进气歧管中的 第二燃料喷射阀(进气歧管喷射器)的发动机中，可以使用前述文献中公 开的控制设备来应用一种有吸引力的方式，该方式使低载荷模式下从高压 燃料泵每一次燃料发送的燃料喷射次数减少的。因此，可以减小怠速区域 中高压燃料泵的操作噪音。在怠速区域中，由于从缸内喷射器进行的燃料 喷射中燃料压力较低(燃料喷射量较低)，所以燃烧容易变得不稳定。因 此，通过由进气歧管喷射器喷射燃料，可以确保怠速区域的燃烧稳定性。
但是，如果在发动机处于怠速区域中时把从缸内喷射器进行的燃料喷 射停止并从进气歧管喷射器喷射燃料，则由气缸中的燃烧造成缸内喷射器 喷射孔处沉积物积累的可能性会升高。

发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种内燃机控制设备，在
内燃机的怠速模式下，它可以避免高压燃料泵产生的操作噪音，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， 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。该内燃机包括将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷 射到进气歧管中的第二燃料喷射机构。该控制设备包括判定单元，对内 燃机的操作状态是否处于怠速状态进行判定；和控制单元，对内燃机进行 控制。该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，来控制低压泵、高压泵和这些燃料喷射机构，所述两个或更多个 预定怠速状态基于内燃机的温度。
根据本发明,根据例如内燃机的发动机速度和载荷状态来作出内燃机 操作状态是否处于怠速状态的判定。对于怠速状态，根据内燃机的温度， 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。内燃机处 于根据当前怠速状态属于哪一种怠速状态而进行的控制之下。具体地说， 在这些怠速状态中的冷机怠速状态下，由于温度较低，不太容易在第一燃 料喷射机构的喷射孔处产生沉积物。因此，对燃烧稳定性的考虑比避免产 生沉积物更为优先。将高压泵停止，并只从第二燃料喷射机构喷射低压燃 料。这样，即使在温度较低时也可以实现良好的燃烧状态。在暖机机状态 下，由于温度不低，不太容易发生燃烧稳定性问题。因此，避免产生沉积 物比燃烧稳定性的考虑更为优先。将高压泵停止，并从第一燃料喷射机构 和/或第二燃料喷射机构喷射低压燃料。由于在冷机怠速状态下从第二燃料 喷射机构喷射燃料，所以增加了从燃料喷射直到点火所经过的时间，从而 可以使燃烧稳定。此外，由于在高温怠速状态时从第一燃料喷射机构喷射 高压燃料，所以降低了喷射孔处的温度以免产生沉积物。因此，可以提供 一种内燃机控制装置，在内燃机怠速模式下，它避免了产生高压泵的操作 噪声、维持了稳定的燃烧，并抑制了燃料喷射机构的喷射孔处产生沉积物。
优选地，燃料可以从高压泵和低压泵向第一燃料喷射机构供应。当作 出操作状态处于怠速状态的判定时，控制单元实施下述控制中任意一种控
制使高压泵停止的控制、使来自高压泵的排放压力减小的控制；并在处 于冷机怠速状态时，实施使燃料从第二燃料喷射机构喷射的控制。
根据本发明，在处于冷机怠速状态时，所述使高压泵停止的控制或者 使来自高压泵的排放压力减小的控制。因此，可以避免内燃机处于怠速状 态时高压泵产生操作噪音。此外，由于在冷机怠速状态下从第二燃料喷射 机构喷射燃料，所以可以增加从燃料燃烧直到点火所经的时间以使雾化得 到改善。因此可以使燃烧稳定。
更优选地，燃料可以从高压泵和低压泵向第一燃料喷射机构供应。所 述控制单元在作出操作状态处于怠速状态的判定时实施下述控制中任意一 种控制使高压泵停止的控制、使来自高压泵的排放压力减小的控制；并 在处于暖机怠速状态时实施下述控制中的任意一种控制使燃料从第T燃 料喷射机构喷射的控制、使燃料从第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构 喷射的控制。
根据本发明，在处于暖机怠速状态时，实施使高压泵停止的控制或者 使来自高压泵的排放压力减小的控制。因此，可以避免内燃机处于怠速模 式时高压泵的操作噪音。此外，由于在暖机怠速状态下从第一燃料喷射机 构喷射低压燃料，所以降低了喷射孔处的温度以避免产生沉积物。
更优选地，在暖机怠速状态下使燃料从第一燃料喷射机构和第二燃料 喷射机构喷射时，控制单元实施使第一燃料喷射机构的燃料喷射比随着内 燃机的温度升高而增高的控制。
随着内燃机的温度升高，第一燃料喷射机构的喷射孔处产生沉积物的 可能性增大，造成燃烧不稳定。根据本发明，实施控制使得随着内燃机的 温度升高而从第一燃料喷射机构喷射更多燃料。这样可以避免产生沉积
更优选地，控制单元还包括喷射控制单元，喷射控制单元实施的控制 使得在怠速状态下燃料从第一燃料喷射机构喷射时，从第一燃料喷射机 构喷射最小燃料量并从第二燃料喷射机构喷射与所需喷射量相差的量，直 到向第一燃料喷射机构供应的燃料压力变得小于预定压力为止。
根据本发明，在达到暖机怠速状态时，对高压泵的操作状态和向第一
燃料喷射机构供应的高压燃料进行更改，使得从第一燃料喷射机构喷射低 压燃料。此时，高压燃料系统的燃料压力从高压燃料泵停止操作时开始逐 渐降低，使得在内燃机的各个操作循环中燃料压力越来越低。从第一燃料 喷射机构喷射的燃料量被设定成对应于最小燃料量，直到向第一燃料喷射 机构供应的燃料压力变得足够低。由此，即使高压燃料系统的燃料压力改 版，各个操作循环之间所喷射的燃料量也不会不同。因此，可以避免空燃 比变化、排放性能变差以及可驱动性变差。在从第一燃料喷射机构喷射的 燃料量被设定为最小燃料量时不能满足所需喷射量(不足)的情况下，可 以通过从第二燃料喷射机构喷射该不足量来获得内燃机所需的功率。
更优选地，控制单元实施的控制使得当处于比暖机怠速状态高出至 少预定温度的高温怠速状态时，向第一燃料喷射机构供应由高压泵增压的 燃料并从第一燃料喷射机构喷射燃料。
在内燃机的温度高于暖机状态下的时候，沉积物更容易在第一燃料喷 射机构的喷射孔处产生。因此，在此状态下从第一燃料喷射机构将高压燃 料喷射到气缸中。由此，可以由高压燃料冲去第一燃料喷射也机构的喷射 孔处产生的沉积物。
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。该内燃机包括将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料 喷射到进气歧管中的第二燃料喷射机构。在这种内燃机中，燃料可以从高 压泵和低压泵向第一燃料喷射机构供应。该控制设备包括判定单元，对 内燃机的操作状态是否处于怠速状态进行判定；和控制单元，对内燃机进 行控制。控制单元根据怠速状态属于基于内燃机的温度的两个或更多个预 定怠速状态中的哪一种，来控制低压泵、高压泵和这些燃料喷射机构，并 在作出操作状态处于怠速状态的判定时实施使高压泵停止的控制或者使来 自高压泵的排放压力减小的控制。控制单元还在处于冷机怠速状态时实施 使燃料从第二燃料喷射机构喷射的控制，并在处于暖机怠速状态时，实施 使燃料从第一燃料喷射机构喷射的控制或者使燃料从第一燃料喷射机构和 第二燃料喷射机构喷射的控制。
类似于上述发明，可以提供一种内燃机控制设备，该控制设备可以在 内燃机处于怠速模式时，避免产生高压泵操作噪音、保持稳定燃烧、并抑 制燃料喷射机构的喷射孔处产生沉积物。
更优选地，第一燃料喷射机构是缸内喷射器，并且第二燃料喷射机构 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，从而在内燃机的怠速模 式下避免高压泵的操作噪音产生、保持稳定燃烧、并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，该发动机由根据本发明第一实施 例的控制设备进行控制。
图2示出了图1的发动机系统燃料喷射机构的示意性总体图。
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是缸内喷射器尖端的剖视图。
图6示出了发动机各个怠速区域的燃烧方式。
图7和图8分别是针对暖机怠速区域的第一和第二喷射比对照图。
图9和图10是由发动机ECU执行的控制程序的流程图，该发动机 ECU可以作为分别根据本发明第一和第二实施例的控制设备。
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13和图14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内燃机控制 设备。尽管图1中示出了串列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、串列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1，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 经由进气导管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 —起设置在进气导管40中。节气门70的开口是根据发动机 ECU 300的输出信号而独立于油门踏板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 及将燃料向进气端口和/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连接到公共的燃料发送管130。燃料发送管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发送 管130通行。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l所示，高压燃料泵送装置150的排放侧经由电磁溢流阀连接到 燃料发送管130的进气侧。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 溢流阀完全开始时停止从高压燃料泵送装置150将燃料供应到燃料发送管 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发送管
160。燃料发送管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排放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 用放置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连接到燃料发送管130,并产生与燃料发送管 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一燃料混合物的空 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比例处于 浓态(rich)还是稀态(lean)。
油门踏板100连接到油门位置传感器440，油门位置传感器440产生 与油门踏板100的下压情况成比例的输出电压。油门位置传感器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操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，其中操作状态基于上述油 门位置传感器440和发动机速度传感器460获得的发动机载荷因子和发动 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处以低排放水平(压力调节器的压力约为 400kPa)供应燃料的馈送泵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发送管1110 (相当于图1的燃料发送管 130)、缸内喷射器110、设置为向进气歧管喷射器120供应压力的低压发 送管1120、以及进气歧管喷射器120，其中每个气缸在高压发送管1110 处设有一个缸内喷射器110，每个气缸在低压发送管1120处设有一个迸气 歧管喷射器120。
燃料箱200的馈送泵1100的排放端口连接到低压供应管1400，低压 供应管1400分支成低压发送连通管1410和泵供应管1420。低压发送连通 管1410连接到设在进气歧管喷射器120处的低压发送管1420。
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的排放出口连接到高压发送连通管1500，高压发送 连通管1500连接到高压发送管1100。设在高压发送管1110处的安全阀 1140经由高压发送返回管1610连接到高压燃料泵返回管1600。高压燃料 泵1200的返回开口连接到高压燃料泵返回管1600。高压燃料泵返回管 1600连接到返回管1630，返回管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、具有泄漏功能的电磁溢流阀1202和单向阀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(抽入)。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排放的燃料量。 在泵柱塞1206向上运动时的增压状态期间，将关闭电磁溢流阀的时间设 定得越早，排放的燃料就越多；关闭电磁溢流阀的时间越延迟，排放的燃 料就越少。排放量最大时的电磁溢流阀1202驱动占空被设定为100%，而 排放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)，从而经由高压发送连通管1500雨被朝向高压发送管1110泵 送。在此阶段，通过设在高压燃料发送管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 料排放量(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O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对最大凸轮焦点e(o)的比率，其中"e(o)"是与电磁溢流阀1202的最
长关闭时间长度对应的凸轮角度，"e"是与电磁溢流阀1202的关闭时间
长度目标值(目标凸轮角度)对应的凸轮角度。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100X;随着目标关闭阀时间长度接近0，占空比DT 接近0%。
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排放的燃料量增大，燃料压力P变得更 高。相反，当占空比DT接近0。X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排放的燃料量减小，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110进行说明，该剖视图对应
于缸内喷射器iio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 夹具通过隔离器支撑。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将针520向下促紧。针520放置在 喷嘴体760的内圆周座面522处。由此，在正常状态下喷射孔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，从喷射孔500将燃料喷射出去。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l的燃料发送管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。从螺线管640 引出绝缘壳体650中的导线660，使得螺线管640可以接收来自发动机 ECU 300的指示阀开启的电信号。除非从发动机ECU 300输出这个指示阀 开启的电信号，否则缸内喷射器IIO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接收到的指示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110的燃料量。换句话说，可以通过电信 号来实施控制，以喷射较小的燃料量(在至少为最小燃料喷射量的区域 内)。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IIO尖端区域的剖视图。设有喷射孔500的阀 体502、作为燃料容器的吸取空间504、针尖506、以及燃料留存区域508 一起构成了缸内喷射器110的尖端。
己经考虑到，在进气冲程或压縮冲程期间从缸内喷射器110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尖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(例如来自气缸体盖的热量、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的载荷和速度较高的区缚中，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的载荷和速度较低的 区域中，噪音和/或振动可能被乘客感知。在此情况下，发动机ECU 300 (作为本实施例的内燃机控制设备)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起动后快速怠速区域、冷机怠速区域、暖机 怠速区域和高温怠速区域，以便实施不同的控制。下面将参考图6对这样 的控制进行说明。
如图6所示，在起动后快速怠速区域，在压縮冲程从缸内喷射器110 将高压(2—13MPa)燃料喷射到气缸中，另外，在进气冲程从进气歧管喷 射器120将燃料喷射到进气导管中。因此，通过进气歧管喷射器120在燃 烧室中形成了整体上具有稀的空燃比的均匀空气燃料混合物，而通过缸内 喷射器110在火花塞附近形成了浓的空燃比的分层空气燃料混合物。此 外，通过使火花塞的点火正时显著延迟(例如，ATDC 15°)并提高排气温 度，可以使催化剂从起动开始迅速受到预热。
在冷机怠速区域，发动机10的温度较低，使得燃料雾化状态不佳。 由于在怠速区域燃料喷射量较小，所以燃烧稳定性容易变差。在燃烧稳定 性不佳的这种冷机怠速区域，在进气冲程期间从进气歧管喷射器120喷射 处于馈送压力(低压约0.3MPa)的燃料。与在压縮冲程期间由缸内喷射 器110进行喷射相比，由于从燃料喷射直到点火经过的时间长度较长，所
以所喷出的燃料的雾化状态可以改善。由此可以避免燃烧变差。
在暖机怠速区域，发动机10的温度较高，造成了易于在缸内喷射器 110的燃料喷射孔处产生沉积物的可能性。在此情况下，至少从缸内喷射 器110将处于馈送压力(低压)的燃料喷射到气缸中。通过以馈送压力喷 射燃料，可以降低缸内喷射器110的喷射孔处的温度，以免产生沉积物。
在高温怠速状态下，发动机10的温度比暖机状态下更高。更可能在 缸内喷射器110的喷射孔处产生沉积物。因此，从缸内喷射器110将高压 燃料喷射到气缸中。因此，可以由高压燃料冲去缸内喷射器110的喷射孔 处产生的沉积物。
在冷机怠速区域和暖机怠速区域，将高压燃料泵1200停止(占空比 DT=0%)，并由馈送泵1100将约为0.3MPa的低压燃料供应到缸内喷射 器IIO。因此，由于停止了高压燃料泵1200而降低了操作噪音。注意，也 可以用减小高压燃料泵1200的排放压力(占空比DT —0)代替停止高压 燃料泵1200 (占空比DT二OX)。
下面将参考图7和图8，对冷机怠速区域和暖机怠速区域中缸内喷射 器UO与进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比(共同参与比率)进行说 明。
图7示出了在暖机怠速状态下只从缸内喷射器110以馈送压力(低 压)喷射燃料时，发动机冷却剂温度与喷射比之间的关系，发动机冷却剂 温度表示了发动机10温度。
该设定被设置成使缸内喷射器110的喷射比随着发动机冷却剂温度升 高而增大。随着发动机10的温度升高，尽管燃烧稳定性提高了，但是缸 内喷射器110的喷射孔处产生沉积物的可能性也升高了。因此，即使缸内 喷射器110的喷射比随着发动机10的温度升高而增大，也可以减小缸内 喷射器110的喷射孔温度，以在保持燃烧稳定性的同时避免产生沉积物。 由此，可以既获得良好的燃烧稳定性又抑制沉积物的产生。
图8示出了在暖机怠速状态下缸内喷射器110与进气歧管喷射器120 以馈送压力(低压)共同参与燃料喷射时，发动机冷却剂温度与喷射比之 间的关系，发动机冷却剂温度表示了发动机10的温度。尽管该设定被设置成使得缸内喷射器110的喷射比随着发动机冷却剂 的温度升高而增大，但是与图7的操作不同，燃料在暖机怠速区域中也从 进气歧管喷射器120进行喷射。因此，可以通过从进气歧管喷射器120喷 射的燃料获得均匀的空气燃料混合物以进一步提高燃烧稳定性。由于随着
发动机10的温度升高而提高了缸内喷射器110的喷射比，所以可以减小 缸内喷射器110喷射孔处的温度以免产生沉积物。由此，可以既获得良好
的燃烧稳定性又防止沉积物的产生。
下面将参考图9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。图9的程序基于这样的假定，即发动机10的操作
区域处于下述任一个区域冷机怠速区域、暖机怠速区域、或者从冷机怠
速区域向图7或图8所示暖机怠速区域过渡的过渡区域。图9的流程图以 预定的时间周期(例如100ms)重复执行。注意，上述过渡区域也可以包 括在暖机区域中。
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 SllO，发动机ECU 300根据来自油门踏板传感器440的信号检测发动机 10的载荷因子。不必单独根据油门踏板10的踏板位置来确定发动机10的 载荷因子。
在S115，发动机ECU 300根据来自冷却剂温度传感器380的信号， 对代表了发动机IO温度的发动机冷却剂温度进行检测。发动机IO的温度 不限于由发动机冷却剂温度所代表的情况。
在S120，发动机ECU 300根据所检测到的发动机速度NE、载荷因 子、对照图等，判定发动机10的当前操作区域是否在怠速区域中。当作 出发动机10的当前操作区域在怠速区域中的判定时(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的当前操作区域处于冷机怠 速区域、暖机怠速区域、还是从冷机怠速区域向暖机怠速区域的过渡区 域。判定是根据图7或图8的对照图来作出的。当作出操作区域处于冷机 怠速区域的判定时(S130为冷机)，控制前进到S140。当作出操作区域
处于过渡区域的判定时(S130为过渡)，控制前进到S150。当作出操作
区域处于暖机怠速区域的判定时(S130为暖机)，控制前进到S160。
在S140，发动机ECU 300使燃料只从进气歧管喷射器120进行喷 射，将缸内喷射器110与进气歧管喷射器之间的燃料喷射比(下文中称为 直接喷射比(DI比)r)设定为O。随后，控制前进到S170。
在S150,发动机ECU 300使燃料从缸内喷射器110和进气歧管喷射 器120进行喷射，将喷射比DI (即缸内喷射器IIO与进气歧管喷射器120 之间的燃料喷射比)设定为0<1<1。随后，控制前进到S170。
在S160，发动机ECU 300使燃料只从缸内喷射器IIO喷射，将DI比 r设定为l。这对应于图7。此时，发动机ECU 300也可以使燃料从缸内喷 射器110和进气歧管喷射器120喷射，将DI比r设定为0<r<l (在r〉0.5 的条件下)。这对应于图8。随后，控制前进到S170。
在S170，发动机ECU 300输出使高压燃料泵1200停止的指令信号。 具体地说，输出与电磁溢流阀1202的占空比DT为0%对应的控制信号。 因此，向缸内喷射器UO发送由馈送泵1100加压到约0.3MPa的燃料。
在S180，发动机ECU 300执行除了怠速区域之外的正常操作区域的 控制。
下面将根据上述构造和流程图来说明发动机ECU 300控制下的发动机 IO的操作，ECU300可以作为本实施例的控制设备。
当检测到发动机速度NE、发动机载荷因子以及发动机冷却剂温度 (SIOO、 S110和S115)、并且发动机10的当前操作区域处于怠速区域 (S120为是)时，对当前操作区域处于冷机怠速区域、暖机怠速区域还是 从冷机怠速状态到暖机怠速状态的过渡区域进行判定(S130)。
当操作区域处于图7或图8所示冷机怠速区域时(S130为冷机)，设 定被设置成使得只从进气歧管喷射器120喷射燃料(S140)。当操作区域 处于暖机怠速区域时(S130为暖机)，设定被设置成使得从缸内喷射器 IIO和进气歧管喷射器120喷射燃料(S160)。
在当前操作区域处于过渡区域时(S130为过渡)，设定被设置成使得 从缸内喷射器和进气歧管喷射器120喷射燃料(0<r<l) (S150)。输出使高压燃料泵1200停止的指令信号(占空比DT = 0%) (S170)，从而使高压燃料泵1200的操作停止。此时，向缸内喷射器IIO 供应由馈送泵IIOO加压到约0.3MPa的低压燃料。注意，也可以用减小来 自高压燃料泵1200的燃料排放压力来代替停止高压燃料泵1200。
因此，由于在冷机怠速区域、暖机怠速区域以及它们的过渡区域中， 停止了高压燃料泵1200或者减小了其排放压力，所以减小了高压燃料泵 1200的操作噪音。
即使在发动机操作区域处于怠速区域的情况下，也至少根据冷机怠速 区域与暖机怠速区域的划分，对高压燃料泵的驱动和挂起以及缸内喷射器 与进气歧管喷射器之间的喷射比进行了控制。在冷机怠速区域，对燃烧稳 定性的考虑比抑制钚积物产生更优先，所以只从进气歧管喷射器喷射燃料 以实现燃烧稳定。在暖机怠速区域，较不容易发生燃烧稳定性问题，优先 考虑抑制缸内喷射器的喷射孔处产生沉积物，于是停止高压燃料泵的操 作，使得从缸内喷射器将经过馈送泵加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)。因此，可以减小操作噪音，并可以防止缸内 喷射器的喷射孔处产生沉积物。
<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内燃机控制设备。第二实施例的发 动机ECU 300执行与前述第一实施例部分不同的程序。其余硬件构造(见 图1一8)类似于第一实施例。因此，这里将不再进行重复说明。
在过渡怠速区域或暖机怠速区域，从操作高压燃料泵1200以从缸内 喷射器110供应高压燃料的状态切换到从缸内喷射器110喷射低压燃料的 状态时，第二实施例的发动机ECU 300执行不同的控制。
下面将参考图10对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10的流程图中，与图9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。图10的 流程图以预定的时间周期(例如100ms)重复执行。
在S200，发动机ECU 300判定发动机冷却剂温度是否至少在预定阈
值(例如图7或图8所示的60°C)。当发动机冷却剂温度至少在该预定阈
值时(S200为是)，控制前进到S210;否则(S200为否)，控制前进到 S140。
在S210，发动机300对设定进行设置，以便切换到只由缸内喷射器 110以馈送压力进行的燃料喷射，或者由缸内喷射器110和进气歧管喷射 器120以馈送压力进行的燃料喷射。
在S220，发动机ECU 300判定S210进行的切换是否已完成。例如， 根据高压发送管1110中的燃料压力是否已经低到约等于馈送压力，来作 出这种判断。当切换已完成时(S220为是)，控制前进到S250;否则 (S250为否)，控制前进到S230。
在S230，发动机ECU 300获取压力差AP，该压力差是高压发送管 1110中的压力与馈送压力之间的差，高压发送管1110中的压力由压力传 感器400检测。
在S240，发动机ECU 300对从S230获取的压力差AP己经收敛到小于 预定阈值的时刻起是否己经经过了预定时间进行判定。在从压力差AP收敛 到小于低于预定阈值的时刻起已然经过了预定时间的情况下(S240为 是)，控制前进到S250;否则(S240为否)，控制前进到S260。
在S250，发动机ECU 300根据对照图(例如图7或图8所示对照 图)执行燃料喷射控制。此时，供给缸内喷射器110的燃料压力己经跟馈 送压力一样低。
在S260，发动机ECU 300保持从缸内喷射器110喷射的燃料量固定 在针对每种型号的缸内喷射器110所确定的最小量，并把从进气歧管喷射 器120喷射的燃料量设定为与所需喷射量减去从缸内喷射器110喷射的最 小燃料量的差相对应的偏差量。
下面将根据上述构造和流程图，对发动机ECU控制下的发动机10的 操作进行说明，所述发动机ECU可以作为第二实施例的控制设备。假定 从高压燃料泵1200供给缸内喷射器110的燃料压力增大到约13MPa。
在检测到发动机速度NE、发动机载荷因子以及发动机冷却剂温度 (SIOO、 S110和S115)、发动机IO的当前操作区域处于怠速区域(S120为是)、并且发动机10的冷却剂温度至少为预定阈值(S200为是)时， 在仅从缸内喷射器110以馈送压力喷射燃料以及以馈送压力共同参与喷射
(由缸内喷射器110和进气歧管喷射器120进行的燃料喷射)之间实施切 换(S210)。
在该切换完成之前(S220为否)，不实施根据对照图进行的燃料喷射 控制。换句话说，即使输出了与电磁溢流阀1202的占空比DT为0%对应 的、表示高压燃料泵1200停止指令信号的控制信号，也不会立即减小来 自高压燃料泵1200的排放压力，使得高压发送管1110的燃料压力不会立 即下降。因此，高压发送管1110中的燃料压力在一段时间内保持较高水 平。在这段时间内，向缸内喷射器IIO供给高压燃料。即使燃料喷射时间 恒定，向缸内喷射器110供应燃料的这种压力逐渐降低也会造成不同循环 之间的燃料喷射量不同。由此，不同循环之间的空燃比(A/F)会改变， 造成排放情况和可驱动性变差。
为了避免这种变差情况发生，在完成切换之前(S220为否)，获取高 压发送管1110中的燃料压力与馈送压力之间的压力差AP。在已经过了从 压力差AP收敛到小于预定阈值的时刻起算的预定时间之前(S240为 否)，把从缸内喷射器IIO喷射的燃料量保持在针对缸内喷射器110的最 小量(根据缸内喷射器IIO的固有特性来确定，在缸内喷射器110的阀开 启时间与燃料喷射量之间建立了线性关系的情况下是最小喷射量)水平。 因此，即使对于各个周期，供给缸内喷射器110的燃料压力发生了变化， 空燃比也不会变化，因为从缸内喷射器110喷射的燃料量被固定在最小的 水平。注意，由于缸内喷射器110的喷射量保持在最小量的水平，所以可 能不满足所需的喷射量。因此，从进气歧管喷射器120喷射不足量(二所
需喷射量一最小喷射量)，以获得发动机io所需的功率。
因此，当发动机操作区域处于怠速区域、并且状态从由缸内喷射器喷 射高压燃料的状态向以馈送压力喷射燃料的状态改变时，将缸内喷射器喷 射的燃料量固定在最小量，直到高压发送管中的燃料压力达到馈送友爱拉 附近为止。由于即使在对于各个循环向缸内喷射器供给的燃料压力减小这 样的情况下也抑制了空燃比变化，所以防止了排放性能和可驱动性变差。
此外，由于停止了高压燃料泵并从缸内喷射器向气缸内喷射(或者也从进 气歧管喷射器喷射)经过馈送泵加压的燃料，所以可以减小处于怠速区域 时高压燃料系统造成的操作噪音。
在上述第一和第二实施例中，通过使高压燃料泵1200挂起(占空比
DT为0。Z)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 排放压力比正常情况下要低。
<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11和图12，现在将对表示缸内喷射器IIO与进气歧管喷射器
120之间燃料喷射比(下文中也称为DI比(r))的对照图进行说明，这
些对照图可以作为与发动机10的操作状态有关的信息。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10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。
在图11和图12的对照图中，缸内喷射器110的燃料喷射比以百分比 形式表示为DI比r，其中，发动机10的发动机速度沿横坐标轴绘出，载 荷因子沿纵坐标轴绘出。
如图11和图12所示，针对由发动机IO的发动机速度和载荷因子确定 的每个操作区域设定DI比r。 "DI比r=100%"表示只从缸内喷射器110 执行燃料喷射的区域，"DI比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r^0" 、 "DI比r^l00%"和"0%<DI比 r<100%"各自表示缸内喷射器110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 载荷因子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 正常操作状态下只进行均匀燃烧(例如，怠速期间的催化剂预热状态是异
常操作状态的一种示例)。
此外，如图11和图12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11所示针对暖机状态的对照图；否则，选用图12 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 动机速度和载荷因子来控制缸内喷射器100和/或进气歧管喷射器120。
现在将对图11和图12设定的发动机IO的发动机速度和载荷因子进行 说明。在图11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12中，NE (3)设定为 2900rpm至ij 3100rpm。艮口， NE (1) <NE (3)。图11中的NE (2)以及 图12中的KL (3)和KL (4)也根据需要来设定。
图11与图12相比，图12所示针对冷机状态的对照图中的NE (3) 大于图11所示针对暖机状态的对照图中的NE (1)。这表明，随着发动 机10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的喷射孔中不容易积累沉积物(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扩展， 从而提高均匀性。
图11与图12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r=100%"。对于载荷因子，在针 对暖机状态的对照图中载荷因子为KL (2)或更高的区域中，以及针对冷 机状态的对照图中载荷因子为KL (4)或更高的区域中，"DI比r=100
。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载荷区 域中只使用缸内喷射器110。即，在高速区域或高载荷区域，即使只用缸 内喷射器110来执行燃料喷射，由于发动机10的发动机速度和载荷因子 较高，也确保了足够的进气量，使得只使用缸内喷射器IIO也可以容易地
获得均匀的空气燃料混合物。由此，从缸内喷射器iio喷射的燃料在燃烧
室内雾化，涉及到汽化潜热(即从燃烧室吸收热量)。这样，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，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11中针对暖机状态的对照图中，当载荷因子为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，在预定的低载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uo的喷射孔中容易积累沉积物。但是，在只使 用缸内喷射器110执行燃料喷射时，可以降低喷射孔的温度，在此情况下 防止了沉积物积累。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举iio。
图11与图12相比，只有图12针对冷机状态的对照图中才存在"DI 比r=0%"的区域。这表明，当发动机10的温度较低时，在预定的低载 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、载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，难以通过来自缸内喷射器110的燃料喷射确保良好 的燃烧。此外，特别是在低载荷且低速的区域中，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 i20执行燃料喷射，而不使用缸内喷射器110。
此外，在除了正常操作的操作中，即，在发动机IO怠速期间的催化 剂预热状态(异常操作状态)下，对缸内喷射器110进行控制以执行分层 充气燃烧。通过只在催化剂预热操作期间造成分层充气燃烧，可以促进催 化剂预热，从而改善废气排放。
<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13和图14对表示缸内喷射器110与进气歧管喷射器 120之间燃料喷射比的对照图进行说明，这些对照图可以作为与发动机10的操作状态有关的信息。这些对照图储存在发动机ECU 300的ROM 320 中。图13是针对发动机IO暖机状态的对照图，图14是针对发动机10冷 机状态的对照图。
图13和图14与图11和图12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r=100%"。此外，在针对暖机状态的对照图中载荷因子为KL (2)或更高的区域中除了低速区域外、以及针对冷机状态的对照图中载 荷因子为KL (4)或更高的区域中除了低速区域外，仍然保持"DI比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，并且在发动机载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，在低速高载荷区域，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 均匀的空气燃料混合物可能造成不稳定燃烧。因此，在不太容易发生这种 问题的情况下，要随着发动机速度的增大而增大缸内喷射器110的燃料喷 射比，而在容易发生这种问题的情况下随着发动机载荷的增大而减小缸内 喷射器110的燃料喷射比。DI比r的这种改变由图11和图12中的十字箭 头表示。由此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，或者随着发动机的状态向预定 低载荷区域移动而增大缸内喷射器110的燃料喷射比。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(在高速侧以及低载荷侧)，即使在只使甩缸内喷射 器110执行燃料喷射时也能容易地获得均匀的空气燃料混合物。在此情况 下，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室内雾化，涉及到汽化潜热(通 过从燃烧室吸收热量)。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11一14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匀燃烧，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，火花塞附近的局部位置可以有浓的空气燃料混合物，从而 对燃烧室中整体而言为稀的空气燃料混合物进行点火，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，如果火花 塞附近的局部位置可以有浓的空气燃料混合物，则也可以实现分层充气燃
烧o
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，在整个燃烧室中产生整体而言为稀的均匀空气燃料混合物；然后缸内 喷射器110在压縮冲程中喷射燃料，在火花塞附近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。采用均匀燃烧时，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。
此外，在结合图11一14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进气冲程中。注意，对于基本区域中 的大部分(这里，基本区域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，由于下述原因，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缩冲程中。
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 度较高的时间段中，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，从燃料喷射到点火所经过的时间较短，从而可以 通过雾化增强空气流，造成燃烧率提高。抗爆震性能的改善和燃烧率的提 高可以防止燃烧情况变化，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(idle-off)模式(当怠速开关关闭时，当油门踏板被压 下时)期间采用图11或图13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，在低载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
1.一种内燃机控制设备，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，所述内燃机包括将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷射机构，所述控制设备包括判定单元，对所述内燃机的操作状态是否处于怠速状态进行判定；和控制单元，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、所述高压泵和所述燃料喷射机构，所述两个或更多个预定怠速状态取决于所述内燃机的温度。
2. 根据权利要求1所述的内燃机控制设备，其中，燃料可以从所述高 压泵和所述低压泵向所述第一燃料喷射机构供应，并且其中，当作出所述操作状态处于所述怠速状态的判定时，所述控制单 元实施下述控制中任意一种控制使所述高压泵停止的控制、使来自所述 高压泵的排放压力减小的控制，并且在处于冷机怠速状态时，实施使燃料从所述第二燃料喷射机构喷射的 控制。
3. 根据权利要求1所述的内燃机控制设备，其中，燃料可以从所述高 压泵和所述低压泵向所述第一燃料喷射机构供应，其中，当作出所述操作状态处于所述怠速区域的判定时，所述控制单 元实施下述控制中任意一种控制使所述高压泵停止的控制、使来自所述 高压泵的排放压力减小的控制，并且在处于暖机怠速状态时，实施下述控制中的任意一种控制使燃料从 所述第一燃料喷射机构喷射的控制、使燃料从所述第一燃料喷射机构和所 述第二燃料喷射机构喷射的控制。
4. 根据权利要求3所述的内燃机控制设备，其中，在所述暖机怠速状 态下使燃料从所述第一燃料喷射机构和所述第二燃料喷射机构喷射时，所 述控制单元实施使所述第一燃料喷射机构的燃料喷射比率随着所述内燃机的温度升高而增高的控制。
5. 根据权利要求3所述的内燃机控制设备，其中，所述控制单元还包 括喷射控制单元，所述喷射控制单元实施控制，使得在所述暖机怠速状态 下燃料从所述第一燃料喷射机构喷射时，从所述第一燃料喷射机构喷射最 小燃料量并从所述第二燃料喷射机构喷射与需求喷射量存在差异的量，直 到向所述第一燃料喷射机构供应的燃料压力变得小于预定压力为止。
6. 根据权利要求3所述的内燃机控制设备，其中，所述控制单元实施 控制，使得当处于在温度方面比所述暖机怠速状态高出至少预定温度的高 温怠速状态时，向所述第一燃料喷射机构供应由所述高压泵增压的燃料并 从所述第一燃料喷射机构喷射燃料。
7. —种内燃机控制设备，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，所述内燃机包括将燃料喷 射到气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷 射机构，并且可以从所述高压泵和所述低压泵向所述第一燃料喷射机构供应燃料，所述控制设备包括判定单元，对所述内燃机的操作状态是否处于怠速状态进行判定；和控制单元，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、所述高压泵和所述燃料喷射机构，所 述两个或更多个预定怠速状态取决于所述内燃机的温度，在作出所述操作状态处于所述怠速状态的判定时，实施下述控制中任意一种控制使所述高压泵停止的控制、使来自所述高压泵的排放压力减 小的控制，在处于冷机怠速状态时，实施使燃料从所述第二燃料喷射机构喷射的 控制，并且在处于暖机怠速状态时，实施下述控制中任意一种控制使燃料从所 述第一燃料喷射机构喷射的控制、使燃料从所述第一燃料喷射机构和所述 第二燃料喷射机构喷射的控制。
8. 根据权利要求l一7中任意一项所述的内燃机控制设备，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。
9. 一种内燃机控制设备，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，所述内燃机包括将燃料喷 射到气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷 射机构，所述控制设备包括判定装置，用于对所述内燃机的操作状态是否处于怠速状态进行判 定；和控制装置，用于对所述内燃机进行控制，其中，所述控制装置包括下述装置所述装置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、所述高 压泵和所述燃料喷射机构，所述两个或更多个预定怠速状态取决于所述内 燃机的温度。
10. 根据权利要求9所述的内燃机控制设备，其中，可以从所述高压 泵和所述低压泵向所述第一燃料喷射机构供应燃料，并且其中，所述控制装置包括用于在作出所述操作状态处于所述怠速状态的判定时实施下述控制中 任意一种控制的装置使所述高压泵停止的控制、使来自所述高压泵的排 放压力减小的控制，以及用于在处于冷机怠速状态时实施使燃料从所述第二燃料喷射机构喷射 的控制的装置。
11. 根据权利要求9所述的内燃机控制设备，其中，燃料可以从所述 高压泵和所述低压泵向所述第一燃料喷射机构供应，其中，所述控制装置包括用于在作出所述操作状态处于所述怠速区域的判定时实施下述控制中 任意一种控制的装置使所述高压泵停止的控制、使来自所述高压泵的排 放压力减小的控制，以及用于在处于暖机怠速状态时实施下述控制中的任意一种控制的装置 使燃料从所述第一燃料喷射机构喷射的控制、使燃料从所述第一燃料喷射机构和所述第二燃料喷射机构喷射的控制。
12. 根据权利要求11所述的内燃机控制设备，其中，所述控制装置包 括下述装置在所述暖机怠速状态下使燃料从所述第一燃料喷射机构和所 述第二燃料喷射机构喷射时，所述装置用于实施使所述第一燃料喷射机构 的燃料喷射比随着所述内燃机的温度升高而增高的控制。
13. 根据权利要求11所述的内燃机控制设备，其中，所述控制装置还 包括喷射控制装置，所述喷射控制装置用于实施控制，使得在所述暖机怠 速状态下燃料从所述第一燃料喷射机构喷射时，从所述第一燃料喷射机构 喷射最小燃料量并从所述第二燃料喷射机构喷射与需求喷射量存在差异的 量，直到向所述第一燃料喷射机构供应的燃料压力变得小于预定压力为止。 .
14. 根据权利要求11所述的内燃机控制设备，其中，所述控制装置包括用于实施控制的装置，使得当处于在温度方面比所述暖机怠速状态高出 至少预定温度的高温怠速状态时，向所述第一燃料喷射机构供应由所述高 压泵增压的燃料并从所述第一燃料喷射机构喷射燃料。
15. —种内燃机控制设备，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，所述内燃机包括将燃料 喷射到气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料 喷射机构，并且可以从所述高压泵和所述低压泵向所述第一燃料喷射机构 供应燃料，所述控制设备包括判定装置，用于对所述内燃机的操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、所述高压泵和所述燃料喷射机构的装置，所述两个或更 多个预定怠速状态取决于所述内燃机的温度，用于在作出所述操作状态处于所述怠速状态的判定时实施下述控制中任意一种控制的装置使所述高压泵停止的控制、使来自所述高压泵的排放压力减小的控制，用于在处于冷机怠速状态时实施使燃料从所述第二燃料喷射机构喷射 的控制的装置，以及用于在处于暖机怠速状态时实施下述控制中任意一种控制的装置使 燃料从所述第一燃料喷射机构喷射的控制、使燃料从所述第一燃料喷射机 构和所述第二燃料喷射机构喷射的控制。
16. 根据权利要求9一15中任意一项所述的内燃机控制设备，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。
17. —种内燃机控制设备，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，所述内燃机包括将燃料 喷射到气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料 喷射机构，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操作状态是否处于怠速状态，并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、所述高压泵和所述燃料喷射机构，所述两个或更多个预定 怠速状态取决于所述内燃机的温度。
18. —种内燃机控制设备，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，所述内燃机包括将燃料 喷射到气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料 喷射机构，可以从所述高压泵和所述低压泵向所述第一燃料喷射机构供应 燃料，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操作状态是否处于怠速状态，基于所述内燃机的温度来判定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，在作出所述操作状态处于怠速状态的判定时，实施下述控制中任意一 种控制使所述高压泵停止的控制、使来自所述高压泵的排放压力减小的 控制，在处于冷机怠速状态时，实施使燃料从所述第二燃料喷射机构喷射的 控制，并且在处于暖机怠速状态时，实施下述控制中任意一种控制使燃料从所 述第一燃料喷射机构喷射的控制、使燃料从所述第一燃料喷射机构和所述 第二燃料喷射机构喷射的控制。
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)、发动机载荷和发动机冷却剂温度(S100、S110和S115)；在作出处于怠速区域的判定时(S120为是)，对处于冷机怠速区域、过渡区域还是暖机怠速区域进行判定(S130)；在处于冷机怠速区域时只从进气歧管喷射器喷射燃料(S150)；在处于过渡区域时，以馈送压力从进气歧管喷射器喷射燃料并从缸内喷射器喷射燃料(S150)；在处于暖机怠速区域时以馈送压力从缸内喷射器喷射燃料(S160)。
文档编号F02D41/08GK101208506SQ20068002304
公开日2008年6月25日 申请日期2006年6月26日 优先权日2005年6月30日
发明者大谷元希, 定金伸治, 藤冈和孝 申请人:丰田自动车株式会社