专利名称：内燃机的启动控制装置和启动控制方法
技术领域：
已知一种汽油发动机，其配备有用于将燃料喷射进所述发 动机的燃烧室的第一燃料喷射阀(缸内喷射用喷射器)和用于将燃料 喷射进所述进气管道的第二燃料喷射阀(进气管道喷射用喷射器)，并 且其依照所述发动机转速或者所述发动机负载，选择性地经由所述缸
一种直接喷射汽油发动机，其仅配备有用于将燃料喷射进所述发动机 的燃烧室的燃料喷射阀(缸内喷射用喷射器)。而且，已经久为人知一 种汽油发动机，其仅配备有用于将燃料喷射进所述进气管道的燃料喷 射阔(进气管道喷射用喷射器)。而且，因为所述高压燃料泵由于其结构^v而不可避免地具 有泵活塞的间隙，所以燃料通过所述间隙泄漏。通过所述间隙泄漏的 所述燃料经由回流管返回所述燃料罐(大气压力)。因此，从发动机停 止状态起压力也下降，所以降压沸腾发生并且因此燃料蒸气在配管中 出现。如果如上所述，燃料蒸气在所述燃料配管中出现，所述燃 料蒸气阻碍所述燃料配管中的压力快速上升到供给压力，因而恶化了 所述发动机的启动特性。在前述的任一发动机中，燃料蒸气出现的原 因是所述燃料配管中的压力在发动机停止过程中下降。此外，优选的是，所述检测器进一步检测燃料压力，并且 所述控制器基于所述检测到的燃料温度和所述检测到的燃料压力划分 所述燃料温度和所述燃料压力，并且对每个所划分的所述燃料温度和 所述燃料压力范围设置预供给时间，在所述预供给时间内，所述燃料 泵寻皮预驱动。才艮据如上所述的内燃机的启动控制装置和启动控制方法，
所述燃料压力及所述燃料温度被检测并被考虑。有多个被划分的区域 由所述燃料温度和所述燃料压力来规定。例如，在执行划分以形成高 温和高压区域、低温区域和它们之间的中间区域的情况下，特别重要 的是在所述中间区域内的一个区域，其在所述燃料的饱和蒸气压力曲 线的低压侧。在所述饱和蒸气压力曲线的高压侧无燃料蒸气出现。然 而，在其中的低压侧，燃料蒸气出现并且没有足够高的剩余压力。因 此，如果所述预供给时间短，即，如果在所述启动要求随后短时预供 给之后执行所述起动，则需要时间使所述燃料压力上升，并且因此不 能实现良好的启动特性。在这时，通过对如上所述划分的每个燃料温 度和燃料压力范围设置预供给时间，依照所述内燃机的状态采用适当 措施成为可能，在所述预供给时间内所述燃料泵被预驱动。此外，在所述内燃机的启动控制装置中，同样优选的是，
蒸气的程度大的所述燃料温度和燃料压力范围内，所述控制器设置所 述预供给时间以使所述预供给时间变长并且驱动所述燃料泵。现在，将描述第一具体实施方式
。
图1显示了包括依照本 实施方式的启动控制装置的燃料供应系统10。所述发动机为V型8缸
110，及向每个气缸的进气管道内喷射燃料的进气管道喷射用喷射器 120。本发明并非专应用于这种发动机，而是也可以应用于其它类型的 汽油发动机、共轨型柴油发动机等等。因此，高压燃料泵的数量不限 于两个。特别地，所述发动机可以为仅具有进气管道喷射用喷射器 的发动机，或者也可以为仅具有缸内喷射用喷射器的发动机。对于具 有喷射器的发动机，燃料有可能从所述喷射器泄漏。由于所述燃料泄 漏，所述配管中的压力减小和可能出现燃料蒸气。因此，对于精确判 断燃料蒸气是否出现及仅当预供给必要时才预供给燃料的控制是有效 的。此外，在发动机具有缸内喷射用喷射器的情况下，高压燃料泵的 泵活塞的间隙的存在不可能维持油密结构，并且因此，增加了减压出 现的可能性并因此增加了出现燃料蒸气的可能性。结果，可以说本发 明对于这种具有缸内喷射用喷射器的发动机更有效。包括这种燃料供应系统10的发动才几由发动才几ECU (电子 控制模块)控制。尽管图中未显示，所述发动机ECU包括作为计算装 置的CPU(中央处理单元)，以及作为存储装置的存储器。所述CPU 执行下述程序，并且所述存储器存储下述的映射(map)。所述燃料供给泵100的喷射开口连接到低压供应管400。 所述低压供应管400分支为第一低压传输连通管410和泵供应管420。 位于通向所述低压传输管122的分支点的下游侧的用于所述两列中的 一列的所述第一低压传输连通管410形成了第二低压传输连通管430, 所述第二低压传输连通管430连接到用于另一列的所述低压传输管 122。图2显示了图1中所示的第一高压燃料泵200及其邻近部 分的放大视图。所述第二高压燃料泵300与所述第一高压燃料泵200 基本相同，但在凸轮的相位上不同。即，所述两个泵的喷射正时的相 位相互错位以抑制脉动的出现。此外，所述第一高压燃料泵200和所 述第二高压燃料泵300的特性可以是^L此相同或不相同。在下面的描 述中，假定所述第一高压燃料泵200和所述第二高压燃料泵300的喷 射能力在规格方面相同，但它们的控制特性由于它们各自的差异而不 同。所述具备泄漏功能的单向阀204是通过^1置始终开启的具 有窄孔的普通的单向阀而得到的阀。因此，如果在所述第一高压燃料 泵200 (泵活塞206)侧的燃料压力变得低于所述第一高压传输连通管 500内的燃料压力(例如，所述发动机停止并且所述凸轮210停止同时 所述电磁旁通阀202保持开启)，所述第一高压传输连通管500内的高 压燃料通过所述窄孔回到所述第一高压燃料泵200侧，从而所述第一 高压传输连通管500和所述高压传输管112内的压力下降。因此，例 如，当所述发动机停止时，所述高压传输管112内的燃料压力不高， 所以可以避免燃料从所述缸内喷射用喷射器110泄漏。更特别地，在所述燃料最终喷射量的基础上，所述发动机 ECU驱动和控制所述缸内喷射用喷射器110，并且控制从所述缸内喷 射用喷射器110喷射出的燃料量。从每个缸内喷射用喷射器110喷射 出的燃料量(燃料喷射量)由所述高压传输管112内的燃料压力和所 述燃料喷射持续时间决定。因此，为了获得合适的燃料喷射量，有必 要维持合适的燃料压力值。因此，所述发动机ECU通过反馈控制所述 高压燃料泵200的燃料喷射量而维持合适的燃料压力值P,以便在来自 所述燃料压力传感器的检测信号的基础上确定的所述燃料压力接近依 照所述发动机的工作状态设置的目标燃料压力P(O)。顺便提及，通过 在下述的占空比DT基础上调整所述电磁旁通阀202的关闭阀周期(阀 关闭开始正时)，如上所述，所述高压燃料泵200的所述燃料喷射量得 到反馈控制。下面将描述所述占空比DT,即用于控制所述高压燃料泵 200的所述燃料喷射量(所述电^兹旁通阀202的阀关闭开始正时)的控 制量。所述占空比DT是一个在O和100%之间的变化值，并且其与相 应于所述电;兹旁通阀202的关闭阀周期的所述凸4仑210的凸^"角有关。 即，关于该凸轮角，如果相应于所述电磁旁通阀202的最大关闭阀周
期的所述凸轮角(最大凸轮角)表示为"e(o)"并且相应于所述关闭阀
周期的目标值的所述凸轮角(目标凸轮角)表示为"e"，所述占空比 DT代表所述目标凸轮角e与所述最大凸轮角e(o)的比。因此，当所述
电》兹旁通阀202的所述目标关闭阀周期(阀关闭开始正时)接近所述
最大关闭阀周期时，所述占空比DT被设置为接近于100%的值，当所 述目标关闭阀周期接近"0"时，所述占空比DT 一皮设置为接近于0% 的值。图3显示了所述脉动緩冲器220的剖^L图。图4显示了沿 图3中的A-A线的局部视图。图5显示了沿图4中的B-B线的局部视 图。如图3至图5所示，所述脉动緩冲器220具有形成在所述 脉动緩冲器220的所述压力接触元件226A所接触的端面(图5中的上 表面)中的槽223A、槽223B、槽223C和槽223D。因此，在供给压 力低的情况下，所述压力接触元件226A与形成进口 222和出口 224的 元件的上表面进入挤压接触。如此，所述槽223A、槽223B、槽223C 和槽223D的设置实现了这样的结构，在其中即使所述弹簧226D使所 述压力接触元件226A进入挤压接触，如图5中的虚线所示，经由所述 进口 222 (所述燃料供给泵100侧)供给的燃料流入所述出口 224 (所 述高压燃料泵侧)。可以^v所述燃料饱和蒸气压力曲线看出，如果所述燃料温 度高于所述温度THW(2),燃料蒸气出现的可能性大。然而，用在超过 所述温度THW(2)的范围的预供给时间T ( =1.0秒)短于用在所述温度 THW(1)和温度THW(2)之间范围设定的预供给时间T ( =2.0秒)。所述 燃料压力足够高(与由燃料的其它温度区域规定的其它情况相比)，并 且有剩余压力。在这种情况下，不需要执行所述预供给(在起动前使所述燃料供给泵100工作)，在启动开始时在燃料喷射的第一次动作时， 所述燃料压力快速上升到期望水平(所述压力仅需升高所述期望压力 和所述剩余压力之间的差值)。因此，相对短的预供给时间T就足够。在所述燃料温度低于所述温度THW(1)的情况下，所述燃料 温度和所述燃料压力十分低。由于所述低燃料温度，由于降压沸腾的 燃料蒸气较少出现(或不出现)，并且有关所述发动机的启动特性不发 生问题。在这种情况下，即使用于操作所述供给泵100的预供给时间 被缩短，因为没有燃料蒸气出现的影响，所述燃料压力也快速上升。在步骤(在下文中，称之为"S")100中，所迷发动机ECU 判断是否已检测到发动机启动要求。当发动机启动按钮被按下时，或 者当点火开关转动时，检测到所述发动机的启动要求。当检测到所述 发动机启动要求时(步骤SIOO中为"是")，该过程进入步骤S200。如 果没有这样的检测结果(步骤S100中为"否")，该过程结束(因为 该过程被安排为子程序，实时执行对发动机启动要求的监测)。在S500中，所述发动机ECU^r测所述燃J阡配管内的所述 燃料压力P。在S600中，所述发动机ECU判断检测到的所述燃料压力 P是否大于或等于燃料压力阈值P(TH)。所述燃料压力阈值P(TH)被设
果所述检测到的燃料压力P大于或等于所述燃料压力阅值P(TH)(步骤 S600中为"是")，该过程进入步骤S700。否则(步骤S600中为"否")， 该过程进入步骤S800。在S800中，所述发动机ECU判断在所述预供给开始后所 经过的时间是否大于或等于在S300中设置的所述预供给时间T。如果 所述预供给开始后所经过的时间大于或等于所述预供给时间T(在步骤 800中为"是")，该过程进入步骤S900。否则(步骤S800中为"否")， 该过程返回步骤,S500。如果在预热后被离开的状态下，有启动所述发动机的要求 (S100中为"是")，检测所述发动机冷却水温THW (S200)。在这和 在图6中所示的映射的基础上，设置所述预供给时间T(S300)。然后， 所述预供给开始，并且所述燃料供给泵100工作达所述预供给时间T (S400 )。此外，在所述发动^li冷却水温THW低于THW(1)的情况下，
所述温度足够低，并且在所述燃料配管中无燃料蒸气出现。因此，尽 管所述预供给时间T更短，所述燃料压力也快速上升到或者高于允许 所述发动机良好启动的压力。因而，根据依照该具体实施方式
的所述发动机的所述启动 控制装置，在所述燃料温度的基础上，判断是否存在确实影响所述发 动机的所述启动特性的燃料蒸气量。然后，执行所述预供给，从而使
述预供给时间越长。因此，可以避免执行所述预供给达不必要长的时 间。因而，无益的缩短所述燃料供给泵的使用寿命的问题，所述在发 动机停止期间由所述燃料供给泵的工作引起的噪声和震动的问题等等 均可以得到避免。如图8中所示，关于该燃料饱和蒸气压力曲线，有六个区 域，在其中预供给时间T由所述燃料温度(由所述发动机冷却水温代 替)和本具体实施方式
中的燃料温度规定。区域(3 )和区域(4 )是所述温度THW在THW(:3)和THW(4)
所述区域(3)为在所述燃料饱和蒸气压力曲线的较高压力侧的区域， 所述区域(4)为在所述燃料饱和蒸气压力曲线的较低压力侧的区域。 在所述区域(3)中，所述预供给时间T为0.5秒。在所述区域(4)中， 所述预供给时间T为2.0秒。在相同温度范围的区域中，所述燃料压力越高，燃料蒸气 越不可能出现，并且因此所述预供给时间T设置得越短。参照图9，是由所述发动机ECU执行的程序的控制结构， 所述发动机ECU为依照该具体实施方式
的启动控制装置。流程图所示 的程序(子程序)以预定周期(举例来说，80毫秒)重复执行。在下 面的描述中，与所述第一具体实施方式
的流程图(图7)中相同的过程 被附以相同的步骤号。这些过程的内容相同。因此，其描述将不予重 复。因而，根据依照该具体实施方式
的所述发动机的启动控制 装置，在所述燃料温度和所述燃料压力的基础上，判断是否存在确实 影响所述发动机的所述启动特性的燃料蒸气量。然后，执行所述预供 给，从而使影响所述发动机的所述启动特性的所述燃料蒸气出现程度 变大，所述预供给时间变长。因此，可以避免所述预供给^L行不必要 长的时间。因而，无益的缩短所述燃料供给泵的使用寿命的问题，所 述在发动机停止期间由所述燃料供给泵的工作引起的噪声和震动的问 题等等均可以得到避免。应当理解本申请中所公开的具体实施方式
在任何方面都为 示例性的而非限制性的。本发明的保护范围不是由上述的说明书表示 而是由专利的权利要求书表示，并且意图涵盖专利的权利要求书的涵 意和保护范围内的等同内容的所有修改。
权利要求
1.内燃机的启动控制装置，其特征在于，包括检测器，其用于当要求启动所述内燃机时，检测燃料温度；及控制器，其用于预驱动通过燃料配管向燃料喷射阀供应燃料的燃料泵，在通过从所述燃料喷射阀喷射燃料启动所述内燃机之前，所述燃料喷射阀将燃料送入所述内燃机的燃烧室，其中所述控制器基于所述检测到的燃料温度将所述燃料温度划分为燃料温度范围，并且对所划分的每个燃料温度范围设置预供给时间，在所述预供给时间内，所述燃料泵被预驱动。
2、 根据权利要求1所述的内燃机的启动控制装置，其特征在于， 在判断影响所述内燃机的启动特性的所述燃料配管中出现燃料蒸气的 程度大的燃料温度范围内，所述控制器设置所述预供给时间以使所述 预供给时间变长，并且驱动所述燃料泵达所设置的预供给时间。
3、 根据权利要求2所述的内燃机的启动控制装置，其特征在于， 设置有三个区域所述燃料温度高的第一区域，所述燃料温度低的第三 区域，及在所述第一区域和所述第三区域之间的第二区域；并且如果 判断所述检测到的燃料温度落入所述第二区域，则所述控制器判断影制器控制所述预供给时间以使所述预供给时间变得相对长。
4、 根据权利要求1所述的内燃机的启动控制装置，其特征在于， 所述检测器进一步检测燃料压力，并且所述控制器基于所述检测到的 燃料温度和所述检测到的燃料压力划分所述燃料温度和所述燃料压给时间，在所述预供给时间内，所述燃料泵被预驱动。
5、 根据权利要求4所述的内燃机的启动控制装置，其特征在于， 在判断影响所述内燃机的所述启动特性的所述燃料配管中出现燃料蒸 气的程度大的所述燃料温度和燃料压力范围内，所述控制器设置所述 预供给时间以使所述预供给时间变长并且驱动所述燃料泵。
6、 根据权利要求5所述的内燃机的启动控制装置，其特征在于，设置有三个区域所述燃料温度高的第一区域，所述燃料温度低的第三 区域，及在所述第一区域和所述第三区域之间的第二区域；并且如果 判断所述检测到的燃料温度和所述检测到的燃料压力落入被包括在所 述第二区域中并且在所述燃料的饱和蒸气压力曲线的低压侧的区域， 则所述控制器判断影响所述内燃机的所述启动特性的出现蒸气的程度 大，并且所述控制器控制所述预供给时间以使所述预供给时间变得相 对长。
7、 一种内燃机的启动控制方法，其特征在于，包括 当要求启动所述内燃机时，4企测燃料温度；基于所述检测到的燃料温度，将所述燃料温度划分为燃料温度范围；对每个所划分的燃料温度范围设置预供给时间，在所述预供给时 间内，燃料泵被预驱动；及预驱动通过燃料配管向燃料喷射阀供应燃料的所述燃料泵，在通 过从所述燃料喷射阀喷射燃料启动所述内燃机之前，所述燃料喷射阀 将燃料送入所述内燃机的燃烧室。
8、 根据权利要求7所述的内燃机的启动控制方法，其特征在于， 进一步包括在判断影响所述内燃机的启动特性的所述燃料配管中出现 燃料蒸气的程度大的燃料温度范围内，设置所述预供给时间以使所述 预供给时间变长，并且驱动所述燃料泵达所设置的预供给时间。
9、 根据权利要求8所述的内燃机的启动控制方法，其特征在于，设置有三个区域所述燃料温度高的第一区域，所述燃料温度低的第 三区域，及在所述第一区域和所述第三区域之间的第二区域；并且如 果判断所述检测到的燃料温度落入所述第二区域，则判断影响所述内 燃机的所述启动特性的出现燃料蒸气的程度大，并且控制所述预供给 时间以使所述预供给时间变得相对长。
10、 根据权利要求7所述的内燃机的启动控制方法，其特征在于， 进一步包括检测燃料压力；基于所述检测到的燃料温度和所述检测到的燃料压力划分所述燃料温度和所述燃料压力；及对每个所划分的所述燃料温度和所述燃料压力范围设置预供给时间，在所述预供给时间内，所述燃料泵被预驱动。
11、 根据权利要求10所述的内燃机的启动控制方法，其特征在 于，进一步包括在判断影响所述内燃机的所述启动特性的所述燃料 配管中出现燃料蒸气的程度大的所述燃料温度和燃料压力范围内，设 置所述预供给时间以使所述预供给时间变长并且驱动所述燃料泵。
12、 根据权利要求11所述的内燃机的启动控制方法，其特征在 于，设置有三个区域所述燃料温度高的第一区域，所述燃料温度低的 第三区域，及在所述第一区域和所述第三区域之间的第二区域；并且 如果判断所述;f企测到的燃料温度和所述^r测到的燃料压力落入被包括 在所述第二区域中并且在所述燃料的饱和蒸气压力曲线的低压侧的区 域，则判断影响所述内燃机的所述启动特性的出现蒸气的程度大，并 且控制所述预供给时间以使所述预供给时间变得相对长。
全文摘要
发动机ECU中存储有一种映射，在映射中规定了三个区域，即，高温区域(1)、低温区域(3)和其间的区域(2)。当前条件落入所述区域(2)中时，所述预供给时间T设置得最长。发动机ECU执行一个程序，该程序包括当要求所述发动机启动时(S100中为“是”)检测发动机冷却水温THW(S200)的步骤(S400)，执行所述预供给直至所述燃料压力P变得等于或大于燃料压力阈值P(TH)的步骤(S600)，以及当所述燃料压力P变得等于或大于所述燃料压力阈值P(TH)时(S600中为“是”)开始起动的步骤(S700)。因而，避免了由燃料蒸气引起的不良启动而不使所述燃料泵工作不必要长的时间。
文档编号F02D41/40GK101371021SQ200780001167
公开日2009年2月18日 申请日期2007年4月11日 优先权日2006年4月12日
发明者仓田尚季, 秋田龙彦 申请人:丰田自动车株式会社