用于在异常条件下控制燃料喷射器的装置和方法

专利名称：用于在异常条件下控制燃料喷射器的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃发动机的控制装置(下文中可简称为"控制 装置")，该内燃发动机包括用于将燃料从喷射孔喷入燃烧室中的燃料喷 射装置，本发明还涉及一种控制内燃发动机的方法。
特别地，本发明涉及这样一种控制装置，其中燃料喷射装置具有第一 喷射孔和第二喷射孔，且所述控制装置可切换地执行第一燃料喷射模式和 第二燃料喷射模式。
如本文所用的术语"第一燃料喷射"是指燃料仅从第一喷射孔喷入燃 烧室中的喷射。而如本文所用的术语"第二燃料喷射"是指燃料从第一喷 射孔和第二喷射孔喷入燃烧室中的喷射。
背景技术：
例如，在日本专利申请公报No. 2002-310042 (JP-A-2002-310042 )和 日本专利申请公报No. 2005-201113 (JP-A-2005-201113)中描述了这种类 型的装置。
在这种类型的装置中，在喷射孔出口的周围和/或内部不时地产生沉积 物。如本文所用的术语"沉积物"是指碳化物、氧化物等的沉积物。沉积 物随着未燃烧的燃料被碳化、例如伴随着由于燃烧室中的燃料燃烧所产生 的火焰和/或高热量而产生。
喷射孔会^L沉积物阻塞，这影响燃料喷射量控制。因此，如果发生这 种阻塞，则需要进行某种处理(例如，强制燃料喷射以吹掉沉积物)。
例如，在JP-A-2002-310042中描述的装置包括第一喷射孔和第 喷射 孔。在该装置中，当燃料未从第二喷射孔喷射达较长时间段时(第一燃料喷射继续)，可能在第二喷射孔处形成沉积物。这样，在该装置中， 一计数器计量执行第一燃料喷射的次数，并且在计数器达到预定值时将燃料从第二喷射孔强制喷出。
也就是说，在JP-A-2002-310042所述的装置中，使用计数器估计第二喷射孔的阻塞，计数器在第一燃料喷射执行的同时保持(计数)累加，并基于计数器的结果从第二喷射孔强制喷射燃料。
另一方面，当沉积物已引起燃料喷射量降低时，在JP-A-2005-201113中所述的装置执行烧掉已形成在喷射孔处的沉积物的处理。
具体地，在该装置中，喷射孔处的沉积物的形成使得实际燃料喷射量(实际喷射量)偏离目标燃料喷射量。在这种情况下，利用空燃比传感器执行空燃比反馈控制以调节进气量。当进气量降低至少预定量时，减少排气再循环(EGR)中的EGR气体的量以升高燃烧温度。这烧掉了沉积物。
这样，需要这样的装置以更精确地获取或估计沉积物已形成的程度，以便更适当地控制内燃发动机的运转。

发明内容
本发明提供一种通过更精确地获取或估计沉积物在喷射孔处已形成的程度来更适当地控制内燃发动机的运转的控制装置。
本发明第一方面涉及一种用于包括燃料喷射装置的内燃发动机的控制装置。所述燃料喷射装置包括喷射孔，并将燃料从喷射孔喷入燃烧室中。
具体地，所迷燃料喷射装置可设置成使得喷射孔暴露在燃烧室中。也就是说，燃料喷射装置可构造和设置成使得燃料从喷射孔直接喷入燃烧室中。
此外，所述燃料喷射装置可包括第一喷射孔和第二喷射孔作为喷射孔。在这种情况下，控制装置和燃料喷射装置在第一燃料喷射模式和第二燃料喷射模式之间切换，在第一燃料喷射模式中燃料仅从第一喷射孔喷入燃烧室中，在第二燃料喷射模式中燃料从第一喷射孔和第二喷射孔喷入燃烧室中。量输出部(实际
喷射量输出装置)、喷射量偏差输出部(喷射量偏差输出装置)和异常处理命令部(异常处理指令装置)。
此处，实际喷射量输出部输出指示例如第二燃料喷射模式中的实际喷射量的信号。实际喷射量表示从燃料喷射装置实际喷射的燃料的量。
此外，喷射量偏差输出部输出指示实际喷射量与指令燃料喷射量之间的偏差的信号。指令燃料喷射量表示被输入到燃料喷射装置以使燃料喷射装置喷射预定的目标燃料喷射量的燃料的燃料喷射量(或相应的信号)。目标燃料喷射量可根据运转条件来设定。指令燃料喷射量可与目标燃料喷射量相同。或者，指令燃料喷射量可通过对目标燃料喷射量进行预定的修正而产生。
另外，异常处理命令部在所述偏差大于预定值时基于喷射量偏差输出部的输出来输出异常处理信号。该异常处理信号使得不同于正常处理的异常处理能够实行。适当的异常处理可例如包括燃料从(第二)喷射孔的强制喷射，或判定为燃料喷射装置已发生故障。异常处理命令部可构造成在目标燃料喷射量或指令燃料喷射量超过预定量的情况下基于喷射量偏差输出部的输出来输出异常处理信号。
在这种构型中，实际喷射量输出部输出指示实际喷射量的信号。基于该输出和指令燃料喷射量，喷射量偏差输出部输出指示所述偏差的信号。然后，当所述偏差超过预定值时，异常处理命令部输出异常处理信号。基于异常处理信号执行预定的异常处理。
根据本发明的第 一方面，可基于所述偏差更精确地确定沉积物已形成的程度。这允许更适当地执行异常处理，例如使燃料从(第二)喷射孔强制喷射，或判定为燃料喷射装置已发生故障。这样，根据本发明的第一方面，可更适当地控制内燃发动机的运转。
本发明的第二方面涉及一种用于包括燃料喷射装置的内燃发动机的控制方法，所述燃料喷射装置在执行第 一燃料喷射和第二燃料喷射之间切换，在第 一燃料喷射中燃料仅从第 一喷射孔喷入燃烧室中，在第二燃料喷射中燃料从第一喷射孔和第二喷射孔两者喷入燃烧室中。所述控制方法包括产生对应于实际喷射量的输出，该实际喷射量表示在第二燃料喷射期间从燃料喷射装置实际喷射的燃料的量；产生对应于实际喷射量和指令燃料喷
射量之间的偏差的输出，该指令燃料喷射量被输入到燃料喷射装置以使燃
料喷射装置喷射预定的目标燃料喷射量的燃料；和当所述偏差超过预定值时基于对应于所述偏差的输出来输出异常处理信号，该异常处理信号使得不同于正常处理的异常处理能够实行。


从下面参照附图对示例性实施例的描述可清楚看到本发明的前述和其它目的、特征及优点，在附图中类似的附图标记用于表示类似的元件，并且其中
图1是示出本发明一实施例所应用的发动机控制系统的整体构型的示意图2A、图2B和图2C都是图1所示喷嘴的末端被J改大示出的侧剖视
图3是示出图1所示实施例的发动机控制装置如何检测沉积物已形成的程度的概要的概念图4是示出由图1所示的发动机控制装置执行的沉积物异常判定程序的示例的流程图5是示出图1所示实施例的发动机控制装置如何检测沉积物已形成的程度的具体示例的概念图6A和图6B是示出由图1所示的发动机控制装置执行的沉积物量估计程序的示例的流程图；以及
图7A和图7B是示出由图l所示的发动机控制装置执行的沉积物异常处理程序的示例的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施例进行说明。
应指出，以下描述仅仅是对本发明的示例性实施例的说明。因此，如后所述，本发明不应以任何方式受限于下述实施例的具体构型。在说明书的结尾将集中描述可对所述实施例作出的各种变型，以避免在对所述实施例的描述过程中给出这些变型的说明会妨碍对实施例说明的全面理解。
<整体系统构型> 图l是示出本发明实施例所应用的发动机控制系统l
的整体构型的示意图。参照图1,发动机控制系统l包括发动机2、燃料喷射装置3、进气/排气装置4和发动机控制装置5。在该实施例中，发动机2包括彼此串联布置的多个燃烧室21。
<<燃料喷射装置》燃料喷射装置3包括多个喷嘴31，且燃料喷射装置3针对各个燃烧室21而设置。该实施例的喷嘴31是传统的压电型燃料喷射喷嘴。各个喷嘴31设置成用于各个燃烧室21。
图2A至2C是示出图l所示喷嘴31的末端的放大视图的侧剖视图。参照图2A,构成喷嘴31主体的壳体31a由具有封闭末端的管状部件构成。壳体31a的末端大致形成为倒锥形。燃料喷射装置3 (喷嘴31)构造成使得壳体31a的末端暴露于燃烧室21 (见图1)，从而燃料直接喷入燃烧室21中。
在壳体31a内部形成有座部31al和抽吸室31a2。座部31al形成为截头圆锥凹部的内侧表面。在图中抽吸室31a2与座部31al的底端连接。在图中抽吸室31a2形成为向上开口的凹部。
在壳体31a的末端i殳置有第一喷射孔31b和第二喷射孔31c。第一喷射孔31b和第二喷射孔31c都形成为使壳体31a内部的空间与壳体外部的空间连通的通孔。
在该实施例中，第一喷射孔31b设置得比第二喷射孔31c更靠近壳体31a的末端(更靠近图中的下端)。也就是说，第一喷射孔31b设置在与抽吸室31a2对应的位置。同时，第二喷射孔31c^没置在与座部31al对应的位置。
在该实施例中，在从壳体31a的在图中竖直延伸的中心轴线看去的平面视图中，多个笫一喷射孔31b形成为以相等的角度间隔呈放射状地延伸。 同样，多个第二喷射孔31c形成为以相等角度呈放射状地延伸。
内针阀31d容纳在壳体31中，且可轴向(在图中为竖直)运动。内针 阀31d由细长杆状部件构成。内针阀31d设置成使其中心轴线位于壳体31a 的中心轴线上。
内针阀31d的末端大致形成为在其中央向外突出的圆锥形。具体地， 内针阀31d的末端形成为通过按以下所述的顺序接合具有大锥角的倒锥、 具有小锥角的截头倒锥和柱所获得的形状。
座接触部31dl在内针阀31d的末端设置在倒锥和截头倒锥相连之处。 座接触部31dl形成为向外突出以在其整个周边上与座部31al流体密封地 接触的环形边缘。
外针阀31e容纳在壳体31a内，但位于内针阀31d外部，且可轴向(在 图中为竖直)运动。外针阀31e构成细长柱状部件。外针阀31e设置成使 其中心轴线位于壳体31a和内针阀31d的中心轴线上。也就是说，在该实 施例中，燃料喷射装置3构造成使得壳体31a、内针阀31d和外针阀31e 可在中心轴线的方向(在图中为竖直方向)上相对于彼此运动。
外针阀31e的末端形成为在其中央向外突出的截头圆锥形。具体地， 在外针阀31e的末端形成有第一座接触部31el、第二座接触部31e2和凹部 31e3。
第一座接触部31el和第二座接触部31e2都形成为向外突出以^_能够 在其整个周边上与座部31al流体密封地接触的环形边缘。第一座接触部 31el *没置得比第二座接触部31e2更靠近外针阀31e的末端。
环形凹部31e3形成在第一座接触部31el和第二座接触部31e2之间。 凹部31e3设置成在外针阀31e的末端(第一座接触部31el和第二座接触 部31e2 )与座部31al紧密接触时与第二喷射孔31c连通。
距内针阀31d的外柱面预定距离处设置有内针容纳部31e4，其是外针 阀31e的内柱面。也就是说，在内针阀31d和外针阀31e之间形成有内燃 料通路31f，其是供燃料通过的空间。
10同时，在外针阀31e和壳体31a之间形成有外燃料通路31g，其也是 供燃料通过的空间。
如图2B所示，该实施例的喷嘴31构造成，在内针阀31d升起以使座 接触部31dl与座部31al分离、从而高压燃料经内燃料通路31f供给到抽 吸室31a2时，从第一喷射孔31b喷射燃料。从第一喷射孔31b喷射的燃 料量可根据内针阀31d的提升量来调节。
此外，如图2C所示，当外针阀31e升起以使第一座接触部31el和第 二座接触部31e2与座部31al分离、从而高压燃料经内燃料通路31f和外 燃料通路31g供给到第二喷射孔31c时，该实施例的喷嘴31从第二喷射孔 31c喷射燃料。从第二喷射孔31c喷射的燃料量可根据外针阀31e的提升量 来调节。
另夕卜，该实施例的喷嘴31构造成根据内针阀31d和外针阀31e的提升 状态而处于第一喷射孔31b与内燃料通路31f彼此连通且第二喷射孔31c 与内燃料通路31f和外燃料通路31g彼此断开(见图2B)的状态，或处于 第一喷射孔31b、第二喷射孔31c、内燃料通路31f和外燃料通路31g彼此 连通(见图2C)的状态。
也就是说，在该实施例中，燃料喷射装置3 (喷嘴31)基于运转条件 如发动机负荷(基于加速器操作量传感器57的输出来获得，后面讨论)和 燃料喷射量在第一燃料喷射和第二燃料喷射之间切换，在第一燃料喷射中 仅使用第一喷射孔31b(见图2B)，在第二燃料喷射中使用第一喷射孔31b 和笫二喷射孔31c两者(见图2C)。
再参照图l,燃料喷射装置3是已知的共轨型，其中每个喷嘴31经燃 料供给管33与共轨32连接。燃料泵35设置在共轨32和燃料箱34之间的 燃料供给通路中。
进气/排气装置》为了能够向发动机2的燃烧室21供给空气(包含 再循环的排气)、将排气从燃烧室21中排出以及净化排气，进气/排气装 置4构造如下。
进气歧管41与发动机2连接以向各个燃烧室21供给空气。进气歧管41经进气管43与空气滤清器42连接。节气门44设置在进气管43中。
构成该实施例的排气通路的排气歧管45与发动机2连接以从各个燃烧 室21接收排气。排气歧管45与排气管46连接。催化过滤器47设置在构 成该实施例的排气通路的排气管46中。
涡轮增压器48设置在进气管43和排气管46之间。也就是说，进气管 43与涡轮增压器48的压缩机48a侧连接，排气管46与涡轮增压器48的 涡轮机48b侧连接。
EGR装置49设置在进气歧管41和排气歧管45之间。EGR装置49 包才舌EGR通路49a、控制阀49b和EGR冷却器49c。
EGR通路49a是用于再循环的排气(EGR气体)的通路，且连接进 气歧管41与排气歧管45。
控制阀49b和EGR冷却器49c设置在EGR通路49a中。控制阀49b 控制供给到进气歧管41的EGR气体的量。EGR冷却器49c利用用于发动 才几2的冷却剂来冷却EGR气体。
<<发动机控制装置》为了控制包括燃料喷射装置3的发动机控制系 统1的运行，作为本发明的控制装置的发动机控制装置5构造如下。
发动机控制装置5包括电子控制单元(ECU) 51。 ECU 51包括微处 理器(CPU) 51a、随机存取存储器(RAM) 51b、只读存储器(ROM) 51c、输入端口 51d、 A/D转换器51e、输出端口 51f、驱动器51g和双向总 线51h。
用作本发明的喷射量偏差输出部(喷射量偏差输出装置)和异常处理 命令部(异常处理命令装置)的CPU 51a构造成执行用于控制发动机控制 系统l中各个部分的运行的例程(程序)。RAM 51b构造成在CPU 51a 执行程序时按需要暂时存储数据。ROM 51c预先存储上述例程(程序)和 在执行程序时要参照的表格(查询表格和映射图)、参数等。
输入端口 51d经A/D转换器51e与发动机控制系统l中的各种传感器 连接。输出端口 51f经驱动器51g与发动机控制系统1中的各个部分(例 如喷嘴31)连接。CPU51a、 RAM51b、 ROM51c、输入端口 51d和输出端口 51f经双向总线51h彼此连接。
空气流量计52、轨压传感器53、上游空燃比传感器54、下游空燃比 传感器55、曲柄转角传感器56和加速器操作量传感器57都经A/D转换器 51e与ECU 51中的输入端口 51d连接。
空气流量计52根据每单位时间流入进气管43中的进气的质量流量(进 气流量Ga)产生输出电压。
用作本发明的实际喷射量输出部(实际喷射量输出装置)的轨压传感 器53设置在共轨32中。轨压传感器53输出指示共轨32中的压力(共轨 压力P)的电压。也就是说，该实施例的发动机控制装置5基于由轨压传 感器53指示的在燃料喷射期间共轨压力P的降低量来获得各个气釭的实 际喷射的燃料量(实际喷射量Qr)。
上游空燃比传感器54设置于在排气流动方向上位于催化过滤器47上 游的排气管46中。上游空燃比传感器54是限流型氧浓度传感器，其能在 大范围内精确地感测空燃比。上游空燃比传感器54输出指示空燃比的电 压。
下游空燃比传感器55设置于在排气流动方向上位于催化过滤器47下 游的排气管46中。下游空燃比传感器55是电动势型(浓差电池型)氧浓 度传感器，并且产生在理论空燃比附近突然变化的输出电压。
曲柄转角传感器56在每次发动机2的曲轴(未示出)转过预定角度(例 如，IO度)时输出窄脉冲，并且在每次曲轴转过360度时输出宽脉冲。发 动机转速NE基于曲柄转角传感器56的输出来确定。
加速器操作量传感器57根据加速踏板61的操作量(下压量)产生输 出电压。
<在实施例中检测沉积物产生状态的操作的概要> 图3是示出图1所 示该实施例的发动机控制装置5如何检测沉积物已形成的程度的概要的概 念图。图4是示出由图1所示的发动机控制装置5执行的沉积物异常判定 程序的示例的流程图。
下面将参照图1至图4描述在该实施例中检测(获取或估计)沉积物已形成的程度的操作的概要。应指出，在对图4的流程图的各步骤的描述 中，在图1、图2A、图2B和图2C中给出的附图标记被适当使用，并且 术语"步骤"被简写为"S"(以下描述的流程图也是如此)。
在图3中，横轴表示指令燃料喷射量Qc，纵轴表示喷射量偏差AQ。 此处，喷射量偏差AQ表示指令燃料喷射量Qc与实际喷射量Qr之间的偏 差。AQo表示在第二喷射孔31c未被沉积物阻塞时指令燃料喷射量Qc与实 际喷射量Qr之间的偏差。在该实施例中，为了方便，AQ。被限定为0。
图3中的曲线卩和曲线e都表示在第二喷射孔31c的预定比例的有效 截面积被沉积物阻塞的情况下指令燃料喷射量Qc和喷射量偏差AQ之间
的关系。此处，阻塞比例对于曲线p来说为大约10%，对于曲线e来说为
大约40%。
在曲线P下方的区域I内，阻塞第二喷射孔31c的沉积物的量较小， 以致于在第二燃料喷射期间或在第 一燃料喷射已成功执行预定次数后执行 的强制第二燃料喷射(下文中称作"正常强制燃料喷射")期间可充分去 除沉积物。因此，在该实施例中，在区域I内不执行特殊的异常处理。
在曲线P上方的区域II内，阻塞第二喷射孔31c的沉积物的量并非小 到使得沉积物能在上述第二燃料喷射或正常强制燃料喷射期间被充分去 除。因此，在该实施例中，在曲线p上方的区域II和区域III内执行预定 的异常处理。
此处，如图3所示，当沉积物阻塞第二喷射孔31c时，喷射量偏差AQ 随着指令燃料喷射量Qc的增大而增大。但是，在指令燃料喷射量Qc小的
区域内，即使第二喷射孔31c被沉积物阻塞，也难以发现喷射量偏差AQ 的明显差异，喷射量偏差AQ大致可以忽略。
具体地，在曲线p中，第二喷射孔31c的有效截面积的约10%被沉积 物阻塞，当指令燃料喷射量Qc很小时，喷射量偏差AQ的变化比例非常 小。因此，难以基于喷射量偏差AQ检测到第二喷射孔31c的阻塞，除非 指令燃料喷射量QC大于预定值Qa。
这是出于以下原因。当外针阀31e的提升量小时，第一座接触部31el和第二座接触部31e2与座部31al之间的小间隙提供的流阻比第二喷射孔 31c被沉积物阻塞所提供的流阻更大。因此，在这样的区域内，沉积物量 的变化引起的实际喷射量Qr的变化可以忽略，这使得难以基于喷射量偏 差AQ精确地检测沉积物量。
这样，如图4的流程图所示，当指令燃料喷射量Qc大于预定值Qa 时，该实施例的发动机控制装置5判定喷射量偏差AQ是否超过预定水平 AQP，并基于判定结果来执行异常处理。
ECU 51中的CPU 51a在每个预定间隔(曲柄转角)处执行图4所示 的沉积物异常判定程序400。
当沉积物异常判定程序400开始时，首先在S410中获取指令燃料喷射 量Qc。接下来，在S420中，判定指令燃料喷射量Qc是否大于预定值Qou 如果指令燃料喷射量Qc大于预定值Qa (S420-是)，则程序转到S430 和后续步骤。另一方面，如果指令燃料喷射量Qc小于预定值Qa (S420 -否)，则跳过S430中的程序和后续步骤。
在S430中，基于轨压传感器53的输出获取实际喷射量Qr。接下来， 在S440中，获取喷射量偏差AQ。也就是说，S440中的使CPU 51a获取 喷射量偏差AQ以输出所获取的值的程序对应于本发明的喷射量偏差输出 装置。
随后，在S450中，判定当前获取的喷射量偏差AQ是否大于预定水平 AQp。此处，利用具有指令燃料喷射量Qc和共轨压力P作为参数的函数 或映射图获得AQP。
作为具体示例，将具有指令燃料喷射量Qc作为参数的AQP的映射定 义为MapAQP( Qc ),将制备该映射时的共轨压力P定义为Pbase,则AQP 可通过AQ卩- (P/Pbase) 1/2 x MapAQP ( Qc )获得。
如果喷射量偏差AQ大于AQP ( S450 =是)，则程序转到S460，在该 步骤中执行预定的异常处理(在与上述正常强制燃料喷射的条件不同的条 件下执行的异常强制燃料喷射、错误警告等)。也就是说，S460中的使 CPU51a输出用于异常处理的各种信号的程序对应于本发明的异常处理指
15令装置。
如果喷射量偏差AQ不大于AQP ( S450 =否)，则跳过S460中的程 序。然后，该程序暂时结束(S495)。
<在实施例中检测沉积物产生状态的操作的具体示例> 图5是示出图1 所示该实施例的发动机控制装置5如何检测沉积物已形成的程度的具体示 例的概念图。
图6A和图6B是示出由图l所示的发动机控制装置5执行的沉积物量 估计程序的示例的流程图(图6B是图6A的流程图的延续)。图7A和图 7B是示出由图1所示的发动机控制装置5执行的沉积物异常处理程序的示 例的流程图(图7B是图7A的流程图的延续)。
接下来，将参照图5至图7B描述在该实施例中检测(获取或估计) 沉积物已形成的程度的具体示例。
在图5中，横轴表示循环的数量，纵轴表示沉积物计数器DC的值。 此处，沉积物计数器DC是以软件方式工作以估计已形成在第二喷射孔31c 周围的沉积物的量并根据运转条件(燃料喷射条件)递增和递减的计数器。
在该具体示例中，沉积物计数器DC在执行第一燃料喷射^^莫式时递增， 在执行第二燃料喷射模式时递减。然后，当沉积物计数器DC达到递增最 大值UL时，执行正常强制燃料喷射。沉积物计数器DC随着正常强制燃 料喷射而递减。
此外，在该具体示例中，当指令燃料喷射量Qc大于预定值Qa时，基 于喷射量偏差AQ获取沉积物产生状态。然后，当喷射量偏差AQ大于预 定水平AQP时，执行异常处理。具体地，当AQP < AQ < AQ0时执行异常 强制燃料喷射，当AQe《AQ时发出错误警告。此处，AQP对应于图5中 的XL, AQ0对应于图5中的FL。
也就是说，当基于在指令燃料喷射量Qc大于预定值Qa时获取的喷射 量偏差AQ确定的沉积物形成量(下文中称为"所获取的沉积物量，，)超 过与沉积物计数器DC的值FL对应的量时，发出错误警告。同时，当所 确定的沉积物量不超过与沉积物计数器DC的值FL对应的量、但超过与沉积物计数器DC的值XL对应的量时，执行异常强制燃料喷射。
ECU 51中的CPU 51a以预定间隔(曲柄转角)执行图6A所示的沉 积物量检测禾呈序600。
如果执行沉积物量检测程序600，首先，在S610中，利用预定的映射 图基于加速踏板操作量accpf等获取指令燃料喷射量Qc，所述加速踏板操 作量accpf是基于加速器操作量传感器57的输出获得的。
接下来，在S615中，判定当前的燃料喷射是否为第一燃料喷射。如果 当前的燃料喷射是第一燃料喷射(S615-是)，则程序转到S618，在该步 骤中判定强制燃料喷射标记k是否已重置。如杲强制燃料喷射标记k已重 置(S618 =是)，则程序转到S620。如果强制燃料喷射标记k已置位(S618 -否)，则程序转到图中的(X)(程序转到后面描述的S665,在该步骤 中执行正常强制燃料喷射)。
在S620中，获取计数器增量值Ci。利用映射图等基于喷嘴温度Tiiz、 指令燃料喷射量Qc、发动机转速NE、共轨压力P等获取计数器增量值 Ci。然后，在S625中，沉积物计数器DC以值Ci递增，且程序转到S660。
如果当前的燃料喷射不是第一燃料喷射模式(S615 -否)，也就是说， 如果当前的燃料喷射是第二燃料喷射模式，则跳过S618、 S620和S625中 的程序，且程序转到S630。在S630中，判定指令燃料喷射量Qc是否大于 预定值Qa。
如果指令燃料喷射量Qc不大于预定值Qa ( S630 -否)，则程序转到 S635，在该步骤中获取计数器减量值Cd。利用映射图等基于指令燃料喷射 量Qc、发动机转速NE、共轨压力P等获取计数器减量值Cd。然后，在 S640中，沉积物计数器DC以值Cd递减，且程序转到S660。
如果指令燃料喷射量Qc大于预定值Qa (S630-是)，则程序转到 S645,在该步骤中确定喷射量偏差AQ。然后，在S650中，判定当前的喷 射量偏差AQ是否超过预定水平AQP。
如果喷射量偏差AQ不大于AQp ( S650 -否)，则执行S635和S640 中的程序，此后程序转到S660。另一方面，如果喷射量偏差AQ大于AQP(S650-是)，则程序转到S655,在该步骤中使异常标记AF置位。然后， 程序转到S660。
参照图6B，执行S660中的程序。在S660中，判定强制燃料喷射标记 k是否已置位。
如果强制燃料喷射标记k已置位(S660-是)，则以预定的燃料喷射 方式(曲柄转角和喷射压力)执行正常强制燃料喷射(S665)。具体地， 例如在后喷射时执行正常强制燃料喷射。然后，利用基于用于正常强制燃 料喷射的燃料喷射条件、以与在S635中相同的方式获得的计数器减量值 Cd使沉积物计数器DC递减(S670 )。
随后，在S675中，判定沉积物计数器DC的值是否等于或小于值LL。 如果沉积物计数器DC的值等于或小于值LL ( S675 =是)，则在S680中 重置强制燃料喷射标记k。如果沉积物计数器DC的值超过值LL (S675 =否)，则跳过S680中的程序。然后，该程序暂时结束(S695)。
如果强制燃料喷射标记k尚未置位(S660 =否)，则程序转到S685。 在S685中，判定沉积物计数器DC的值是否超过值UL。如果沉积物计数 器DC的值超过值UL ( S685 -是)，则在S690中使强制燃料喷射标记k 置位。如果沉积物计数器DC的值未超过值UL ( S685 =否)，则跳过S6卯 中的程序，并且该程序暂时结束(S695)。
当异常标记AF置位时，执行图7A所示的沉积物异常处理程序700。
当沉积物异常处理程序700开始时，首先在S705中判定喷射量偏差AQ 是否小于预定水平AQe。
如果喷射量偏差AQ小于预定水平AQe( S705 =是)，则程序转到S710， 在该步骤中判定指令燃料喷射量Qc是否大于预定值Qa。
如果指令燃料喷射量Qc大于预定值Qa (S710-是)，则程序转到 S715。然后，在S715中，执行异常强制燃料喷射。异常强制燃料喷射以 与正常强制燃料喷射不同的燃料喷射方式执行。具体地，异常强制燃料喷 射以与正常强制燃料喷射相同的曲柄转角(在该具体示例中，在后喷射时) 和比正常强制燃料喷射高的喷射压力执行。然后，在S720中，获取喷射量
18偏差AQ，并且判定喷射量偏差AQ是否大于AQp ( S725 )。
如果喷射量偏差超过AQp ( S725 =是)，则基于喷射量偏差AQ设定 异常计数器AC (S730)，并且该程序暂时结束(S795)。如果喷射量偏 差AQ不大于AQP ( S725 =否)，则跳过S730中的程序。程序转到S735 和S740,且该程序暂时结束(S795)。在S735中重置异常标记AF，且在 S740中将沉积物计数器DC的值设定为预定值XL。
如果指令燃料喷射量Qc不大于预定值Qa ( S710 -否)，则程序转到 S745。在S745中，以与在S715中不同的燃料喷射方式(以促进沉积物去 除的方式)执行异常强制燃料喷射。
具体地，结合使用正常强制燃料喷射的喷射正时(在该具体示例中， 在后喷射时)和与正常强制燃料喷射不同的喷射正时执行异常强制燃料喷 射。然后，在S750中异常计数器AC递减，并且在S755中判定异常计数 器AC的值是否为0。
如果异常计数器AC的值为0 (S755-是)，则程序转到S735,在该 步骤中重置异常标记AF,并且在S740中将沉积物计数器DC的值设定为 预定值XL。然后，该程序暂时结束(S795)。如果异常计数器AC的值 不为0 ( S755 =否)，则该程序暂时结束(S795 )。
如果喷射量偏差AQ等于或超过预定水平AQe ( S705 =否)，则程序 转到图7B中的S760，在该步骤中错误警告计数器EC递增。然后，程序 转到S765，在该步骤中判定错误警告计数器EC的值是否超过预定值EC1。
如果错误警告计数器EC的值超过预定值EC1 (S765-是)，则程序 转到S770,在该步骤中发出错误警告。使用预定的灯等来发出错误警告。 然后，程序暂时结束(S795)。如果错误警告计数器EC的值不大于预定 值EC1 ( S765 =否)，则跳过S770中的程序，并且该程序暂时结束(S795 )。
也就是说，S645和S720中的使CPU 51a获取喷射量偏差AQ并输出 所获取的值的程序对应于本发明的喷射量偏差输出装置。同时，在AQ大
程序(沉积物异常处理程序700或S655至S680中的程序)对应于本发明的异常处理指令装置。
<由实施例的构型实现的效果> 在该实施例的构型中，基于作为实际
喷射量输出部(实际喷射量输出装置)的轨压传感器53的输出获取实际喷 射量Qr。基于实际喷射量Qr和指令燃料喷射量Qc，喷射量偏差AQ由作 为喷射量偏差输出部(喷射量偏差输出装置)的CPU51a确定和输出。然 后，当喷射量偏差AQ超过预定值AQP或AQ0时，由作为异常处理命令 部(异常处理指令装置)的CPU51a输出用于预定异常处理的各种信号。 此外，在该实施例的构型中，当实际喷射量Qr超过预定值Qa时基于 喷射量偏差AQ执行异常处理。也就是说，当在第二燃料喷射期间燃料喷 射量较大时基于喷射量偏差AQ确定沉积物的量。另一方面，在第一燃料 喷射期间以及在第二燃料喷射期间燃料喷射量小时利用计数器估计沉积物 量。
根据该实施例的这种构型，可更精确地确定或估计沉积物已在第二喷 射孔31c处形成的程度。这允许更适当地执行预定的异常处理，例如从第 二喷射孔31c的强制燃料喷射(正常强制燃料喷射或异常强制燃料喷射)、 错误警告等。这样，根据该实施例的构型，可更适当地执行发动机控制。
在该实施例的构型中，基于由轨压传感器53检测到的燃料喷射期间的 共轨压力P的降低量针对各个气缸确定实际喷射量Qr。
根据这种构型，可单独地确定沉积物在各个喷嘴31形成的程度。这使 得针对所形成的沉积物的量已增加或者由于形成了大量沉积物而产生异常 的各个特定喷嘴31能够适当地执行各种异常处理。因此，能避免对于未产 生异常的喷嘴31执行诸如强制燃料喷射之类的程序，这抑制了燃料效率的 降低。
下面将例述几种典型的变型。应当理解，本发明不限于下述变型。此 外，可视情况而定结合应用多种变型而不会背离本发明的技术范围。
(A)发动机控制系统1和发动机控制装置5可应用于任何类型的发 动机，包括但不限于汽油发动机、柴油发动机、甲醇发动机和生物乙醇发 动机。气缸的数量和气缸的布置(直列、V型或水平对置)也不受特别限制。
(B) 为了检测发动机负荷，可使用根据节气门44的开度输出信号的 节气门位置传感器来代替加速器操作量传感器57。
(C) 为了获取实际喷射量Qr,可使用上游空燃比传感器54的输出 来代替轨压传感器53的输出。也就是说，发动机控制装置5 (ECU 51) 可基于上游空燃比传感器54和空气流量计52的输出以及EGR率映射图 来获取全部气缸的平均实际喷射量Qr。
(D )获取指令燃料喷射量Qc和用于各种计数器的操作值的方法也不 限于在实施例和上述示例中所述的方法。例如，映射图、表格和函数可彼 此互换。
此外，可通过对预定的目标燃料喷射量Qt进行预定修正来确定指令 燃料喷射量Qc。
具体地，在柴油发动机中，可例如通过基于如在S610中那样的加速踏 板操作量accpf、利用预定的映射图获取目标燃料喷射量Qt、并根据增压 压力Pb、进气流量Ga、大气压力Pa等修正目标燃料喷射量Qt,来确定 指令燃料喷射量Qc。
或者，在汽油发动机中，可例如通过基于进气流量Ga、发动机转速 NE、目标空燃比afr等获取目标燃料喷射量Qt、并利用基于上游空燃比传 感器54和下游空燃比传感器55的输出的反馈修正量Qfb修正目标燃料喷 射量Qt,来获取指令燃料喷射量Qc。此处，基于加速器操作量传感器57 等的输出来获得目标空燃比afr。
所用的参数也不限于在实施例和上述示例中使用的参数。
具体地，例如，可使用缸内进气量Mc来代替进气流量Ga。在这种情 况下，当前正要进入进气沖程的气釭的缸内进气量Mc可基于诸如进气流 量Ga和目标发动机转速N之类的参数、存储在ROM 51c中的表格等来 获得，所述目标发动机转速N基于加速器操作量传感器57的输出(加速 踏板61的操作量)来获得。
(E)作为用于计算喷射量偏差AQ的标准，可使用目标燃料喷射量Qt来代替指令燃料喷射量Qc。
(F) 喷嘴31的构型也不限于所述实施例的构型。例如，喷嘴31可 构造成使得燃料仅可从第二喷射孔31c喷射。或者，喷嘴31可构造成使得 燃料可利用单个针阀可受控制地从第一喷射孔31b和第二喷射孔31c喷射。
特别地，根据本发明，也可用相同的方式获取或估计沉积物在第一喷 射孔31b处形成的程度。因此，本发明也可有利地应用于包括不包含第二 喷射孔31c的喷嘴31的燃料喷射装置3。
(G) 应当理解，未具体提及的其它变型也可处在本发明的范围内， 只要它们不背离本发明的实质。在构成用于解决本发明问题的装置的部件 之中，除了所述实施例和变型的具体结构之外，按照它们的效果和功能描 述的部件还可包括实现这些效果和功能的任何结构。
权利要求
1.一种用于内燃发动机的控制装置(5)，所述内燃发动机包括燃料喷射装置，所述燃料喷射装置在第一燃料喷射模式和第二燃料喷射模式之间切换，在所述第一燃料喷射模式中，燃料仅从第一喷射孔(31b)喷入燃烧室(21)中，在所述第二燃料喷射模式中，燃料从所述第一喷射孔(31b)和第二喷射孔(31c)喷入所述燃烧室(21)中，所述控制装置(5)的特征在于包括实际喷射量输出部(53)，所述实际喷射量输出部输出指示所述第二燃料喷射模式中的实际喷射量的信号，所述实际喷射量表示从所述燃料喷射装置(3)实际喷射的燃料的量；喷射量偏差输出部(51a)，所述喷射量偏差输出部输出指示所述实际喷射量与指令燃料喷射量的偏差的信号，所述指令燃料喷射量被输入到所述燃料喷射装置(3)以使所述燃料喷射装置(3)喷射预定的目标燃料喷射量的燃料；和异常处理命令部(51a)，如果所述偏差超过预定值，则所述异常处理命令部基于所述喷射量偏差输出部(51a)的输出来输出异常处理信号，所述异常处理信号使得不同于正常处理的异常处理能够实行。
2. 根据权利要求1所述的控制装置(5),其中，如果所述目标燃料 喷射量或所述指令燃料喷射量超过预定量，则所述异常处理命令部(51a) 基于所述喷射量偏差输出部(51a)的输出来输出异常处理信号。
3. 根据权利要求1或2所述的控制装置(5)，其中，当所述目标燃料喷射量或所述指令燃料喷射量超过预定的燃料喷射量且所述偏差超过预 定的偏差值时，所述异常处理命令部(51a)输出异常处理信号。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置(5),其中，所述 异常处理是从所述第二喷射孔(31c)进行燃料的强制喷射。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置(5),其中，所述 异常处理是判定为在所述燃料喷射装置(3)中已发生故障。
6. —种用于内燃发动机的控制装置(5)，所述内燃发动机包括燃料 喷射装置(3 )，所述燃料喷射装置将燃料从喷射孔喷入燃烧室(21)中， 所述控制装置(5)的特征在于包括实际喷射量输出部(53)，所述实际喷射量输出部输出指示实际喷射 量的信号，所述实际喷射量表示从所述燃料喷射装置(3)实际喷射的燃料 的量；喷射量偏差输出部(51a)，所述喷射量偏差输出部输出指示所述实际 喷射量与指令燃料喷射量的偏差的信号，所述指令燃料喷射量被输入到所 述燃料喷射装置(3)以使所述燃料喷射装置(3)喷射预定的目标燃料喷 射量的燃料；和异常处理命令部(51a)，如果所述偏差超过预定值，则所迷异常处理 命令部基于所述喷射量偏差输出部(51a)的输出来输出异常处理信号，所 述异常处理信号使得不同于正常处理的异常处理能够实行。
7. 根据权利要求6所述的控制装置(5),其中，如果所述目标燃料 喷射量或所述指令燃料喷射量超过预定量，则所述异常处理命令部(51a) 基于所述喷射量偏差输出部(51a)的输出来输出异常处理信号。
8. 根据权利要求6或7所述的控制装置(5)，其中，当所述目标燃 料喷射量或所述指令燃料喷射量超过预定的燃料喷射量且所述偏差超过预 定的偏差值时，所述异常处理命令部(51a)输出异常处理信号。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的控制装置(5),其中，所述 异常处理是从所迷喷射孔进行燃料的强制喷射。
10. 根据权利要求6至9中任一项所述的控制装置(5),其中，所述 异常处理是判定为在所述燃料喷射装置(3)中已发生故障。
11. 一种用于内燃发动机的控制方法，所迷内燃发动机包括燃料喷射 装置(3)，所述燃料喷射装置在第一燃料喷射模式和第二燃料喷射模式之 间切换，在所述第一燃料喷射模式中，燃料仅从第一喷射孔(31b)喷入燃 烧室(21)中，在所述笫二燃料喷射模式中，燃料从所述第一喷射孔(31b ) 和第二喷射孔(31c)喷入所述燃烧室(21)中，所述控制方法的特征在于包括输出指示所述第二燃料喷射模式中的实际喷射量的信号，所述实际喷 射量表示从所述燃料喷射装置(3)实际喷射的燃料的量；输出指示所述实际喷射量与指令燃料喷射量的偏差的信号，所述指令 燃料喷射量被输入到所述燃料喷射装置(3)以使所述燃料喷射装置(3) 喷射预定的目标燃料喷射量的燃料；和如果所述偏差超过预定值，则基于所指示的所述实际喷射量的偏差输 出异常处理信号，所述异常处理信号使得不同于正常处理的异常处理能够 实行。
12. —种用于内燃发动机的控制装置，包括燃料喷射装置，所述燃料喷射装置在第一燃料喷射模式和第二燃料喷 射模式之间切换，在所述第一燃料喷射模式中，燃料仅从第一喷射孔喷入 燃烧室中，在所述第二燃料喷射模式中，燃料从所述第一喷射孔和第二喷 射孔喷入所述燃烧室中；实际喷射量输出部，所述实际喷射量输出部输出指示所述第二燃料喷 射模式中的实际喷射量的信号，所述实际喷射量表示从所述燃料喷射装置 实际喷射的燃料的量；喷射量偏差输出部，所述喷射量偏差输出部输出指示所述实际喷射量 与指令燃料喷射量的偏差的信号，所述指令燃料喷射量被输入到所述燃料 喷射装置以使所述燃料喷射装置喷射预定的目标燃料喷射量的燃料；和异常处理命令部，如果所述偏差超过预定值，则所述异常处理命令部 基于所述喷射量偏差输出部的输出来输出异常处理信号，所述异常处理信 号使得不同于正常处理的异常处理能够实行。
全文摘要
提供了一种用于包括燃料喷射装置(3)的内燃发动机的控制装置(5)。所述燃料喷射装置(3)包括喷射孔(31b，31c)，并且构造成将燃料从所述燃料喷射孔(31b，31c)喷入燃烧室(21)中。所述控制装置(5)包括实际喷射量输出部(53)、喷射量偏差输出部(51a)和异常处理命令部(51a)。所述喷射量偏差输出部(51a)输出指示实际喷射量与指令燃料喷射量之间的偏差的信号。如果所述偏差超过预定值，则所述异常处理命令部(51a)输出使得处理能够实行的信号。
文档编号F02D41/22GK101688490SQ200880020454
公开日2010年3月31日 申请日期2008年6月13日 优先权日2007年6月15日
发明者太长根嘉纪, 奥村文浩 申请人:丰田自动车株式会社