專利名稱：用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于識別內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)處發(fā)生的故障的控制設(shè)備，該 內(nèi)燃機包括以高壓將燃料噴射到氣缸中的燃料噴射機構(gòu)(缸內(nèi)噴射器)和 朝向進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣口噴射燃料的燃料噴射機構(gòu)(進(jìn)氣歧管噴射器)。具 體而言，本發(fā)明涉及可適當(dāng)?shù)刈R別高壓燃料系統(tǒng)處的故障的控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
公知一種發(fā)動機，其具有用于將燃料噴射到汽油發(fā)動機的燃燒室中的 第一燃料噴射閥(缸內(nèi)噴射器)以及用于將燃料噴射到進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣口 中的第二燃料噴射閥(進(jìn)氣歧管噴射器)，其中缸內(nèi)噴射器與進(jìn)氣歧管噴 射器根據(jù)內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)載來分擔(dān)燃料噴射。還公知一種直噴式 發(fā)動機，其僅包括將燃料噴射到汽油發(fā)動機的燃燒室中的燃料噴射閥(缸 內(nèi)噴射器)。在包括缸內(nèi)噴射器的高壓燃料系統(tǒng)中，通過高壓燃料泵增壓 的燃料經(jīng)由輸送管供應(yīng)至缸內(nèi)噴射器，由此缸內(nèi)噴射器將高壓燃料噴射到 內(nèi)燃機中各個氣缸的燃燒室中。此外，還公知一種具有共軌式(common rail type)燃料噴射系統(tǒng)的柴 油發(fā)動機。在共軌式燃料噴射系統(tǒng)中，在共軌處存儲通過高壓燃料泵被增 壓的燃料。通過打開/關(guān)閉電磁閥來將高壓燃料從共軌噴射到柴油發(fā)動機中 各個氣缸的燃料室中。為了在內(nèi)燃機中安置高壓燃料，采用高壓燃料泵，其通過設(shè)置于驅(qū)動 軸(其耦合至內(nèi)燃機的曲軸)處的凸輪來驅(qū)動其缸部。日本專利早期公開號10-176592揭示了一種用于內(nèi)燃機的燃料噴射裝 置的燃料壓力診斷裝置，其能夠以高準(zhǔn)確度來診斷燃料壓力是否存在問 題。該燃料壓力診斷裝置包括將待供應(yīng)的燃料輸送至內(nèi)燃機的每個氣缸的 燃料輸送單元、存儲從燃料輸送單元輸送的燃料的存儲單元、為每個氣缸設(shè)置以將存儲在存儲單元中的燃料間歇地噴射至內(nèi)燃機的燃料噴射機構(gòu)、 檢測存儲在存儲單元中的燃料的壓力的燃料壓力傳感器、通過基于由燃料 壓力傳感器檢測到的燃料壓力控制燃料輸送單元來控制存儲在存儲單元中 的燃料的壓力的燃料控制單元、以及診斷在壓力控制單元的控制下的燃料 壓力是否存在異常的壓力異常診斷單元。壓力異常診斷單元在各個燃料噴 射機構(gòu)停止時診斷燃料壓力是否存在異常。根據(jù)上述文獻(xiàn)中所揭示燃料壓力診斷裝置，待通過燃料輸送單元輸送 至內(nèi)燃機的各個氣缸的燃料被存儲在存儲單元中。存儲在存儲單元中的燃 料通過設(shè)置于各個氣缸處的燃料噴射機構(gòu)被間歇地噴射到各個氣缸中。通 過燃料壓力傳感器來檢測存儲在存儲單元中的壓力?；跈z測到的燃料壓 力，通過壓力控制單元來控制燃料輸送單元。當(dāng)各個燃料噴射機構(gòu)停止 時，通過壓力異常診斷單元來診斷在壓力控制單元控制下的燃料壓力。由 此可不受間歇燃料噴射導(dǎo)致的壓力改變的影響而基于燃料壓力來診斷燃料 壓力是否存在問題。在各個燃料噴射機構(gòu)間歇地噴射燃料的工作狀態(tài)下， 存儲在存儲單元中的燃料壓力將在一定范圍內(nèi)改變。因為難以檢測到實際 上受控的燃料壓力，故不容易檢測到因燃料噴射機構(gòu)的故障等導(dǎo)致的燃料 滲漏。當(dāng)燃料噴射機構(gòu)停止時進(jìn)行燃料壓力的異常診斷。因此，可以基于 不會因間歇噴射而改變的燃料壓力來識別燃料壓力問題。在包括以高壓將燃料朝向氣缸噴射的缸內(nèi)噴射器以及將燃料朝向進(jìn)氣 歧管或進(jìn)氣口噴射的進(jìn)氣歧管噴射器的上述內(nèi)燃機中，可以注意到，缸內(nèi) 噴射器與進(jìn)氣歧管噴射器根據(jù)內(nèi)燃機所需的性能來分擔(dān)燃料噴射。當(dāng)例如 需要燃料均勻時，將僅從進(jìn)氣歧管噴射器噴射燃料。即使在將僅從進(jìn)氣歧 管噴射器噴射燃料的情況下，也會通過將高壓燃料供應(yīng)至缸內(nèi)噴射器的高壓燃料系統(tǒng)中的高壓泵將燃料的壓力升高至約8-13MPa，使得可以響應(yīng)于來自控制裝置的后續(xù)指令來從缸內(nèi)噴射器間歇地噴射燃料(盡管在此時并 未從缸內(nèi)噴射器進(jìn)行噴射)。并未噴射(未消耗)的該高壓燃料會因從內(nèi) 燃機接收的熱量而升溫。因此燃料壓力趨于增大。如果在此情況下，即使 高壓燃料系統(tǒng)本身正常，基于上述燃料壓力的額外增大而作出高壓燃料系統(tǒng)中存在異常的檢測，就會得到錯誤判定。日本專利早期公開號10-176592中揭示的燃料壓力診斷裝置僅教導(dǎo)了在燃料噴射機構(gòu)停止時對燃料壓力進(jìn)行異常診斷。其不適用于包括缸內(nèi)噴射器和進(jìn)氣歧管噴射器的內(nèi)燃 機通過從進(jìn)氣歧管噴射器(低壓側(cè))而不從缸內(nèi)噴射器(高壓側(cè))噴射燃 料進(jìn)行運轉(zhuǎn)的情況。發(fā)明內(nèi)容著眼于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種控制設(shè)備，其可以正確 地識別內(nèi)燃機中燃料系統(tǒng)的故障，該內(nèi)燃機至少包括將燃料噴射到氣缸中 的燃料噴射機構(gòu)(其利用具有高壓泵的高壓燃料系統(tǒng)來供應(yīng)燃料)以及將 燃料噴射到進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣口中的燃料噴射機構(gòu)。本發(fā)明的控制設(shè)備對包括至少兩個燃料系統(tǒng)并通過連接至各個燃料系 統(tǒng)的燃料噴射機構(gòu)來供應(yīng)燃料的內(nèi)燃機進(jìn)行控制。在該內(nèi)燃機中，控制向 第一燃料噴射機構(gòu)供應(yīng)燃料的第一燃料系統(tǒng)的燃料壓力，使得其即使在未 由所述第一燃料噴射機構(gòu)噴射燃料且由除所述第一燃料噴射機構(gòu)之外的第二燃料噴射機構(gòu)噴射燃料時也達(dá)到期望壓力水平。所述控制設(shè)備包括傳 感器單元，其檢測所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料的壓力；判定單元，其對所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力是否因為所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料從利用 由所述第二燃料噴射機構(gòu)噴射的燃料運轉(zhuǎn)的所述內(nèi)燃機接受熱量的原因而己經(jīng)升高進(jìn)行判定；以及識別單元，其在所述判定單元做出所述第一燃料 系統(tǒng)處的燃料的壓力已經(jīng)升高的判定時識別出所述第一燃料系統(tǒng)處不存在 故障。因為未從第一燃料噴射機構(gòu)噴射燃料，故即使在從第二燃料噴射機構(gòu) 噴射燃料時，將燃料供應(yīng)至第一燃料噴射機構(gòu)的第一燃料系統(tǒng)處的壓力也 被維持在期望水平。第一燃料系統(tǒng)從利用由第二燃料噴射機構(gòu)噴射的燃料 運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機接收熱量。因為未由第一燃料噴射機構(gòu)噴射燃料，故第一燃 料系統(tǒng)形成封閉系統(tǒng)。因接收熱量，在封閉系統(tǒng)中的第一燃料系統(tǒng)的燃料 壓力增大。如果在第一燃料系統(tǒng)處不存在諸如滲漏之類的故障，則可確定 因接收熱量使得燃料壓力增大。換言之，可以在用于未進(jìn)行噴射的第一燃 料噴射機構(gòu)的第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力升高時識別出不存在故障。因此，可以正確地識別出內(nèi)燃機中燃料系統(tǒng)的故障，該內(nèi)燃機至少包括從第 一燃料系統(tǒng)供應(yīng)燃料以將燃料噴射到氣缸中的第一燃料噴射機構(gòu)以及由第 二燃料系統(tǒng)供應(yīng)燃料以將燃料噴射進(jìn)氣歧管中的第二燃料噴射機構(gòu)。優(yōu)選地，第一燃料噴射機構(gòu)將從第一燃料系統(tǒng)供應(yīng)的高壓燃料噴射到 氣缸中，而第二燃料噴射機構(gòu)將從第二燃料系統(tǒng)供應(yīng)的燃料噴射到進(jìn)氣歧 管中。根據(jù)本發(fā)明，第一燃料系統(tǒng)以高壓將燃料直接噴射到氣缸中。因此， 即使在未由第一燃料噴射機構(gòu)噴射燃料的情況下也可以維持髙壓。當(dāng)在此 情況下因從內(nèi)燃機接收熱量而造成燃料壓力升高時，也可識別出不存在諸 如滲漏之類的故障。更優(yōu)選地，所述第一燃料噴射機構(gòu)是缸內(nèi)噴射器，并且所述第二燃料 噴射機構(gòu)是進(jìn)氣歧管噴射器。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種控制設(shè)備，其可正確地識別內(nèi)燃機中第一 燃料系統(tǒng)中的故障，該內(nèi)燃機具有獨立設(shè)置并用于分擔(dān)燃料噴射的、適于 作為第一燃料噴射機構(gòu)的缸內(nèi)噴射器和適于作為第二燃料噴射機構(gòu)的進(jìn)氣 歧管噴射器。


圖1是在根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設(shè)備控制下的發(fā)動機系統(tǒng)的示意 性構(gòu)造圖。圖2示出了圖1的發(fā)動機系統(tǒng)的燃料供應(yīng)機構(gòu)的示意性整體視圖。圖3是圖2的局部放大視圖。圖4A和圖4B是表示高壓燃料泵的特性曲線的圖。圖5和圖6分別是由發(fā)動機ECU (電子控制單元)執(zhí)行的控制程序的 第一和第二流程圖，該發(fā)動機ECU可作為根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設(shè) 備。圖7和圖8分別是對應(yīng)于適當(dāng)?shù)貞?yīng)用了本發(fā)明的實施例的控制設(shè)備的 發(fā)動機的曖態(tài)和冷態(tài)的第一DI比率圖。圖9和圖10分別是對應(yīng)于適當(dāng)?shù)貞?yīng)用了本發(fā)明的實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機的暖態(tài)和冷態(tài)的第二 DI比率圖。
具體實施方式
以下將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。相同元件被賦予相同的標(biāo)號。 其名稱及功能也相同。因此將不再重復(fù)對其的詳細(xì)描述。圖1示意性地示出了在發(fā)動機ECU (電子控制單元)控制下的發(fā)動機 系統(tǒng)的構(gòu)造，該發(fā)動機ECU用作根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于內(nèi)燃機 的控制設(shè)備。盡管在圖1中示出了直列式四缸汽油發(fā)動機，但本發(fā)明的應(yīng) 用并不限于示出的發(fā)動機，而可以采用V型六缸發(fā)動機、V型八缸發(fā)動 機、以及直列式六缸發(fā)動機等。只要發(fā)動機至少包括用于各個氣缸的缸內(nèi) 噴射器及進(jìn)氣歧管噴射器，就可以應(yīng)用本發(fā)明。參考圖l，發(fā)動機IO包括四個氣缸112，其全部經(jīng)由進(jìn)氣歧管20 (其 每個連接到一個氣缸112)連接至共用的穩(wěn)壓罐30。穩(wěn)壓罐30經(jīng)由進(jìn)氣 管道40連接至空氣濾清器50。氣流計42與由電機60驅(qū)動的節(jié)氣門70 — 起布置在進(jìn)氣管道40中。獨立于加速踏板100，根據(jù)發(fā)動機ECU 300的 輸出信號來控制節(jié)氣門70的開度。共用排氣歧管80耦合至各個氣缸 112。排氣歧管80耦合至三元催化轉(zhuǎn)化器90。為每個氣缸112均設(shè)置有將燃料噴射到氣缸中的缸內(nèi)噴射器110以及 將燃料朝向進(jìn)氣口及/或進(jìn)氣歧管噴射的進(jìn)氣歧管噴射器120。根據(jù)來自發(fā) 動機ECU 300的輸出信號來控制各個噴射器110和120。各個缸內(nèi)噴射器 110均連接至共用的燃料輸送管130。燃料輸送管130經(jīng)由允許朝向燃料 輸送管130流動的單向閥連接至發(fā)動機驅(qū)動型高壓燃料泵送裝置150。將 基于具有兩個獨立設(shè)置的噴射器的內(nèi)燃機來描述本實施例。需要理解的是 本發(fā)明并不限于這種內(nèi)燃機?？梢圆捎镁哂羞M(jìn)行缸內(nèi)噴射功能和進(jìn)氣歧管 噴射功能兩者的單個噴射器的內(nèi)燃機。如圖1所示，高壓燃料泵送裝置150的排放側(cè)經(jīng)由電磁溢流閥連接至 燃料輸送管130的吸入側(cè)。電磁溢流閥被構(gòu)造成使得隨著電磁溢流閥的開 度變小，從高壓燃料泵送裝置150供應(yīng)到燃料輸送管130中的燃料量增 大，且當(dāng)電磁溢流閥完全打開時，從高壓燃料泵送裝置150至燃料輸送管130的燃料供應(yīng)將停止。根據(jù)發(fā)動機ECU 300的輸出信號來控制電磁溢流閥。以下將做詳細(xì)描述。每個進(jìn)氣歧管噴射器120均連接至對應(yīng)于低壓側(cè)的共用燃料輸送管 160。燃料輸送管160和高壓燃料泵送裝置150經(jīng)由共用燃料壓力調(diào)節(jié)器 170連接至電機驅(qū)動型低壓燃料泵180。低壓燃料泵180經(jīng)由燃料濾清器 190連接至燃料箱200。燃料壓力調(diào)節(jié)器170被設(shè)置成在從低壓燃料泵180 排放的燃料壓力變得高于預(yù)設(shè)燃料壓力時將從低壓燃料泵180輸出的燃料 部分地返回至燃料箱200。由此燃料壓力調(diào)節(jié)器170用于防止供應(yīng)至進(jìn)氣 歧管噴射器120的燃料壓力以及供應(yīng)至高壓燃料泵送裝置150的燃料壓力 兩者變得高于預(yù)設(shè)燃料壓力。發(fā)動機ECU 300由數(shù)字計算機形成，并包括經(jīng)由雙向總線310彼此連 接的ROM (只讀存儲器)320、 RAM (隨即訪問存儲器)330、 CPU (中 央處理單元)340、輸入端口 350、以及輸出端口 360。氣流計42產(chǎn)生正比于進(jìn)氣量的輸出電壓。氣流計42的輸出電壓經(jīng)由 A/D轉(zhuǎn)換器370被供應(yīng)至輸入端口 350。將冷卻劑溫度傳感器380安裝至 發(fā)動機10，該傳感器產(chǎn)生正比于發(fā)動機冷卻劑溫度的輸出電壓。冷卻劑溫 度傳感器380的輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器390被供應(yīng)至輸入端口 350。將燃料壓力傳感器400安裝至燃料輸送管130，該傳感器產(chǎn)生正比于 燃料輸送管130內(nèi)燃料壓力的輸出電壓。燃料壓力傳感器400的輸出電壓 經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器410供應(yīng)至輸入端口 350。將空燃比傳感器420在三元催 化轉(zhuǎn)化器90上游安裝至排氣歧管80，該傳感器產(chǎn)生正比于排氣中氧氣濃 度的輸出電壓?？杖急葌鞲衅?20的輸出電壓經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器430供應(yīng)至 輸入端口 350。本實施例的發(fā)動機系統(tǒng)中的空燃比傳感器420是產(chǎn)生與發(fā)動機10中 燃燒的空燃混合物的空燃比成正比的輸出電壓的全范圍空燃比傳感器(線 性空燃比傳感器)?？梢允褂?2傳感器作為空燃比傳感器420，該傳感器 以開/關(guān)的方式檢測在發(fā)動機10中燃燒的空燃混合物的空燃比相對于理論 空燃比是濃還是稀。加速踏板100連接至產(chǎn)生正比于加速踏板100的下壓量的輸出電壓的加速踏板位置傳感器440。加速踏板位置傳感器440的輸出電壓經(jīng)由A/D 轉(zhuǎn)換器450供應(yīng)至輸入端口 350。產(chǎn)生表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速的輸出脈沖的發(fā)動 機轉(zhuǎn)速傳感器460連接至輸入端口 350。發(fā)動機ECU 300的ROM 320以圖 的形式預(yù)先存儲了與運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)設(shè)定的燃料噴射量的值以及基于發(fā)動 機冷卻劑溫度的修正值等，其中運轉(zhuǎn)狀態(tài)基于由加速踏板位置傳感器440 和發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器460獲得的發(fā)動機負(fù)載率和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。以下將參考圖2描述發(fā)動機10的燃料供應(yīng)機構(gòu)。該燃料供應(yīng)機構(gòu)包 括設(shè)置在燃料箱200處以較低排放水平(壓力調(diào)節(jié)器的壓力約為0.3MPa) 供應(yīng)燃料的供給泵1100 (等同于圖1的低壓燃料泵180)、由凸輪1210 驅(qū)動的高壓燃料泵送裝置150 (高壓燃料泵1200)、被設(shè)置成向缸內(nèi)噴射 器110供應(yīng)高壓燃料的高壓輸送管1110 (等同于圖1的燃料輸送管 130)、在高壓輸送管1110處為每個氣缸均設(shè)置一個的缸內(nèi)噴射器110、 被設(shè)置成向進(jìn)氣歧管噴射器120提供壓力的低壓輸送管1120、以及在低壓 輸送管1120處為每個氣缸的進(jìn)氣歧管均設(shè)置一個的進(jìn)氣歧管噴射器120。燃料箱200的供給泵1100的排放出口連接至低壓供應(yīng)管1400，低壓 供應(yīng)管1400分支為低壓輸送連通管1410和泵供應(yīng)管1420。低壓輸送連通 管1410連接至設(shè)置在進(jìn)氣歧管噴射器120處的低壓輸送管1120。泵供應(yīng)管1420連接至高壓燃料泵1200的入口 。脈動阻尼器1220設(shè)置 在高壓燃料泵1200的入口的前方以減弱燃料壓力脈動。高壓燃料泵1200的排放出口連接至高壓輸送連通管1500，高壓輸送 連通管1500連接至高壓輸送管1110。設(shè)置在高壓輸送管1110處的溢流闊 1140經(jīng)由高壓輸送返回管1610連接至高壓燃料泵返回管1600。高壓燃料 泵1200的返回開口連接至高壓燃料泵返回管1600。高壓燃料泵返回管 1600連接至返回管1630，返回管1630連接至燃料箱200。圖3是圖2的高壓燃料泵送裝置150的周圍部分的放大視圖。高壓燃 料泵送裝置150主要由以下部件構(gòu)成高壓燃料泵1200、由凸輪1210驅(qū) 動以上下滑動的泵柱塞1206、電磁溢流閥1202以及具有滲漏功能 (leakage function )的單向閥1204 。當(dāng)通過凸輪1210使泵柱塞1206向下運動且電磁溢流閥1202開啟時，燃料被引入(吸入)。當(dāng)通過凸輪1210使泵柱塞1206向上運動時改變關(guān) 閉電磁溢流闊1202的時機以對從高壓燃料泵1200排放的燃料量進(jìn)行控 制。在泵柱塞1206向上運動時的增壓期間將關(guān)閉電磁溢流閥1202的時間 被設(shè)定得越早，則將排放越多的燃料，而延遲關(guān)閉電磁溢流閥1202的時 間則會排放較少的燃料。以下將參考圖4A和圖4B來描述高壓燃料泵1200的特性。圖4A表 示泵特性曲線，其示出了以發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速NE為參數(shù)，當(dāng)燃料壓力為 4MPa時關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲軸角(CA)與排放量Q之間的關(guān)系。 圖4B表示泵特性曲線，其示出了以發(fā)動機IO的轉(zhuǎn)速NE為參數(shù)，當(dāng)燃料 壓力為13MPa時關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲軸角(CA)與排放量Q之間的 關(guān)系。除了 4Mpa和13MPa的值之外，還通過利用處于上述4MPa至 13MPa的范圍內(nèi)合適間隔處的燃料壓力P的值作為參數(shù)來分析上述特性曲 線。如圖4A和圖4B所示，高壓燃料泵1200的排放量Q取決于燃料壓力 P和發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的參數(shù)。如圖4A和圖4B中的箭頭所示，當(dāng)確定了需 求排放量Q (目標(biāo)排放量)時，可以計算得到關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲 軸角(CA)。注意，即使需求排放量為Q (1)且發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE為NE (3)，如果 燃料壓力P不同，則關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲軸角CA也會改變。具體在 該情況下，當(dāng)燃料壓力P為4Mpa和13MPa時關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲 軸角CA分別是CA (1)和CA (2)。此外，在需求排放量為Q (1)且燃料壓力P為4MPa的情況下，如果 發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE不同，則關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲軸角CA也會改變。具 體在該情況下，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE為NE (3)禾n NE (1)時，曲軸角CA 分別為CA (1)和CA (3)。當(dāng)關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲軸角CA提前時，將從高壓燃料泵1200 排放更多的燃料，而當(dāng)關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲軸角CA延遲時，將從高 壓燃料泵1200排放更少的燃料。如果不關(guān)閉，則電磁溢流閥1202會保持 在打開狀態(tài)。盡管泵柱塞1206隨著凸輪1210的旋轉(zhuǎn)(隨著發(fā)動機10的旋轉(zhuǎn))而上下移動，但因為電磁溢流閥1202并未關(guān)閉所以燃料不會被增壓。因此，排放量Q為O。在壓力下的燃料將推壓并打開具有滲漏功能(設(shè)定壓力為約60KPa) 的單向閥1204，從而被朝向高壓輸送管1110泵送。在該階段，通過設(shè)置 在高壓輸送管1110處的燃料壓力傳感器400來對燃料壓力進(jìn)行反饋控 制。當(dāng)關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲軸角CA提前時(關(guān)閉電磁溢流閥1202 期間的時段變長)，增大了高壓燃料泵1200的燃料排放量以升高燃料壓 力P。當(dāng)關(guān)閉電磁溢流閥1202的曲軸角CA延遲時(關(guān)閉電磁溢流閥1202 期間的時段變短)，減小了高壓燃料泵1200的燃料排放量以降低燃料壓 力P。以下將參考圖5的流程圖來描述在發(fā)動機ECU 300處執(zhí)行的高壓燃料 泵1200的反饋控制程序。在步驟(以下將"步驟"簡稱為S) 100，發(fā)動機ECU 300檢測發(fā)動 機轉(zhuǎn)速NE。發(fā)動機ECU 300基于從轉(zhuǎn)速傳感器460供應(yīng)的信號來檢測發(fā) 動機轉(zhuǎn)速NE。在SllO，發(fā)動機ECU 300檢測高壓燃料的壓力P。具體而 言，發(fā)動機ECU 300基于從設(shè)置在高壓輸送管130處的燃料壓力傳感器 400供應(yīng)的信號來識別燃料壓力P。在S120,發(fā)動機ECU 300計算需求排放量Q (其是從高壓燃料泵 1200的燃料排放量)。將在以下將描述計算過程。通過P動作(P action)和I動作(I action)對高壓燃料泵1200進(jìn)行反饋控制，使得燃料 壓力P達(dá)到燃料壓力目標(biāo)值P(O)。需求排放量Q表示為Q = Qp + Qi + F (l) 其中Qp項是PI反饋控制中的比例項，Qi項是PI反饋控制中的積分項， 而F項是需求噴射量。以f作為函數(shù)，通過F = f (負(fù)載，增量，DI比率r)…(2) 來計算需求噴射量F。利用以下公式G)基于實際燃料壓力P和預(yù)設(shè)目標(biāo)壓力P(O)來計算 比例項Qp:Qp = K(l)'(P(0)-P)...(3)其中K(l)為系數(shù)，P為檢測到的實際燃料壓力，而P(O)為目標(biāo)燃料壓力。 從公式(3)可以得出，當(dāng)實際燃料壓力低于目標(biāo)燃料壓力時，比例項 Qp(> O)隨著實際燃料壓力P與目標(biāo)燃料壓力P(O)之間的差異增大(P (0) - P) (〉O)而取更大的值，由此向增大高壓燃料泵1200的燃料排放量改變。相 反，當(dāng)實際燃料壓力高于目標(biāo)燃料壓力時，比例項Qp(< O)隨著實際燃料 壓力P與目標(biāo)燃料壓力P(O)之間的差異減小(P (0) - P) (< O)而取更小的值， 由此向減小高壓燃料泵1200的燃料排放量改變?；谙惹胺e分項Qi、實際燃料壓力P、以及預(yù)設(shè)目標(biāo)燃料壓力P(O)等 利用下述公式(4)來計算積分項Qi。Qi = Qi + K(2).(P(0)-P)...(4) 在這里，K(2)是系數(shù)，P是實際壓力，而P(O)是目標(biāo)值。從公式(4)可得 出，在實際壓力P低于目標(biāo)壓力P(0)時，對應(yīng)于實際壓力與目標(biāo)壓力之間 的差異(P(0)-P)(〉0)的值在每個規(guī)定周期被加至積分項Qi。因此，積分項 Qi被逐步更新至較大的值，從而向增大來自高壓燃料泵1200的需求排放 量Q的一側(cè)改變。相反，在燃料壓力P高于目標(biāo)壓力P(O)時，對應(yīng)于兩者 之間的差異(P(O) - P) (< O)的值在每個規(guī)定周期被從積分項Qi減去。因 此，積分項Qi被逐步更新至較小的值，從而向減小來自高壓燃料泵1200 的需求排放量Q的一側(cè)改變。在S130，發(fā)動機ECU 300計算表示關(guān)閉電磁溢流閥1202的時機的曲 軸角CA以滿足計算得到的需求排放量。在此階段，發(fā)動機ECU 300以發(fā) 動機轉(zhuǎn)速NE和燃料壓力P作為參數(shù)，使用圖4A和圖4B的圖來計算表示 關(guān)閉電磁溢流閥1202的時機的曲軸角CA，使得從高壓燃料泵1200排放 的燃料量等于需求排放量。在S140,發(fā)動機ECU 300判定當(dāng)曲軸角是否已達(dá)到計算得到的曲軸 角的水平。由未示出的曲軸角傳感器來檢測當(dāng)前曲軸角。在當(dāng)前曲軸角達(dá) 到計算得到的曲軸角的水平時(在S140為"是")，控制進(jìn)行至S150;否則(在S140為"否")，控制返回至S140。在S150，發(fā)動機ECU 300向電磁溢流閥1202輸出控制信號使得電磁 溢流閥1202關(guān)閉?；谏鲜鰳?gòu)造和流程圖，以下將描述安裝有發(fā)動機ECU 300 (其可作 為根據(jù)本實施例的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備)的車輛的操作(特別是發(fā)動機 10的高壓燃料泵1200的PI反饋控制操作)。當(dāng)高壓燃料泵1200將要工作時，檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE (S100)，檢測 高壓燃料系統(tǒng)的燃料壓力P (S110)，并進(jìn)行PI反饋控制以消除檢測得到 的燃料壓力P與目標(biāo)燃料壓力P(O)之間的差異。在PI反饋控制中，利用上 述公式(1) - (4)來計算需求排放量Q。利用圖4A和圖4B的圖(以發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和燃料壓力P作為參數(shù)) 來計算為了滿足需求排放量Q、表示關(guān)閉電磁溢流閥1202的時機的曲軸 角CA。進(jìn)行反饋控制使得實際燃料壓力(控制值)等于目標(biāo)燃料壓力(目標(biāo) 值)(即，沒有偏差)?？梢圆捎闷渌椒ā？梢杂嬎惴答伩刂浦械目刂?輸入(即關(guān)閉電磁溢流閥1202時的凸輪角0與對應(yīng)于高壓燃料泵1200的 輸送行程的凸輪角0(0)的比率(0/0(0)))作為占空比(其是控制值)。實用 此計算得到的占空比，來控制電磁溢流閥1202。下面將描述上述占空控 制。本發(fā)明可應(yīng)用于根據(jù)需求排放量來計算曲軸角CA的發(fā)動機，也可應(yīng) 用于通過占空比進(jìn)行控制的發(fā)動機。對于根據(jù)利用偏差等計算得到的需求排放量Q的控制輸入，并不通過 本實施例中的占空比來計算關(guān)閉電磁溢流閥1202的時機。替代地，通過 向作為需求噴射量的F項增加相對于偏差的比例項以及積分項，來計算需 求排放量Q，并基于需求排放量Q來計算表示關(guān)閉電磁溢流閥1202的時 機的曲軸角CA，使得從高壓燃料泵1200排放的燃料量等于需求排放量 Q。因為如圖4A和圖4B所示將發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和燃料壓力P作為參數(shù)， 所以在對表示關(guān)閉電磁溢流閥1202的時機的曲軸角CA進(jìn)行計算時，即使 在其受到影響的情況下也可獲得足夠好的控制特性。以下將參考圖6的流程圖來描述由發(fā)動機ECU 300執(zhí)行的、對包括高壓燃料泵1200的高壓燃料系統(tǒng)的故障識別程序。在S200，發(fā)動機ECU 300判定進(jìn)氣口噴射比率是否為100% (DI比率 0%)。依據(jù)將在以下描述的燃料噴射圖來進(jìn)行上述判定。當(dāng)進(jìn)氣口噴射比 率為100%時(DI比率0。/。)(在S200為"是")，控制進(jìn)行至S210;否 則(在S200為"否")，處理結(jié)束。在S210，發(fā)動機ECU 300檢測發(fā)動機冷卻劑溫度THW。在S220，發(fā) 動機ECU 300判定發(fā)動機冷卻劑溫度THW是否高于預(yù)定閾值。因為在發(fā) 動機10的冷卻劑溫度極低的區(qū)域中高壓燃料系統(tǒng)從通過進(jìn)氣歧管噴射器 120運轉(zhuǎn)的發(fā)動機IO接收熱量的可能性較低，故進(jìn)行上述判定。當(dāng)發(fā)動機 冷卻劑溫度THW高于預(yù)定閾值時(在S220為"是")，控制進(jìn)行至 S230;否則(在S220為"否")，處理結(jié)束。在S230，發(fā)動機ECU 300監(jiān)測高壓輸送管1110中燃料的壓力(燃料 壓力)P。在S240，發(fā)動機ECU 300判定燃料壓力P是否因接受熱量而已 經(jīng)升高。當(dāng)燃料壓力P因接收熱量而已經(jīng)升高時(在S240為"是")， 控制進(jìn)行至S250;否則(在S240為"否")，控制進(jìn)行至S260。在S250，發(fā)動機ECU 300識別出在高壓燃料系統(tǒng)處不存在故障。在S260,發(fā)動機ECU 300識別出在高壓燃料系統(tǒng)處存在故障。例如 這對應(yīng)于燃料輸送管或缸內(nèi)噴射器IIO處滲漏的情況。以下將基于上述構(gòu)造和流程圖來描述安裝有發(fā)動機ECU 300 (作為根 據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備)的車輛的操作(具體指對包括發(fā)動機 10的高壓燃料泵1200的高壓燃料系統(tǒng)中的故障進(jìn)行識別的操作)。在包括缸內(nèi)噴射器IIO和進(jìn)氣歧管噴射器120的發(fā)動機10中，發(fā)動機 10通過以100%的燃料噴射比率噴射燃料的進(jìn)氣歧管噴射器120來運轉(zhuǎn) (在S200為"是")。當(dāng)發(fā)動機冷卻劑溫度THW在某一水平較高時(在 S220為"是")，向缸內(nèi)噴射器IIO供應(yīng)燃料的高壓輸送管1110中的燃 料從發(fā)動機10接收熱量。接收熱量的燃料的溫度升高至較高的水平，由 此，建立了封閉系統(tǒng)(未從缸內(nèi)噴射器IIO噴射燃料)的高壓輸送管1110 中的燃料的壓力會隨著溫度的升高而增大。如果在該階段在高壓燃料系統(tǒng) 處發(fā)生諸如滲漏之類的故障，將不能檢測到燃料壓力的增大。因此，通過監(jiān)測與高壓輸送管1110中的燃料的壓力相對應(yīng)的燃料壓力P (S230)并且 燃料壓力P因接收熱量而增大(在S240為"是")，可以識別出在高壓 燃料系統(tǒng)處不存在故障(S250)。相反，當(dāng)燃料壓力P并未因接收熱量而 增大時(在S240為"否")，可以識別出在高壓燃料系統(tǒng)中存在故障 (S260)。根據(jù)本實施例的發(fā)動機ECU，可以顯著地改善高壓燃料泵的反饋控制 中的控制特性，并可以在包括獨立設(shè)置并分擔(dān)燃料噴射的缸內(nèi)噴射器和進(jìn) 氣歧管噴射器的發(fā)動機中對高壓燃料系統(tǒng)中的故障進(jìn)行正確識別。<占空控制下的發(fā)動機>本發(fā)明還可應(yīng)用于具有利用占空比對電磁溢流閥1202進(jìn)行控制(來 代替如上所述利用曲軸角基于需求排放量而獲得關(guān)閉電磁溢流閥1202的 時機)的發(fā)動機?？梢杂嬎汴P(guān)閉電磁溢流閥1202時的凸輪角0與對應(yīng)于高 壓燃料泵1200的輸送行程的凸輪角0(0)的比率(0/0(0)))作為占空比，其 適于作為控制值。以下該描述該占空控制。因為發(fā)動機構(gòu)造類似于圖1-圖 3所示的結(jié)構(gòu)，故將不再重復(fù)其細(xì)節(jié)。占空比DT是用于控制從高壓燃料泵1200排放的燃料量(即，開始關(guān) 閉電磁溢流閥1202的時機)的控制變量。占空比DT在0%至100%的范 圍內(nèi)改變，并與對應(yīng)于電磁溢流閥1202的閥關(guān)閉時段的凸輪1210的凸輪 角相關(guān)。具體而言，占空比DT代表目標(biāo)凸輪角0相對于最大凸輪角0(0) 的比例，其中"0(O)"是對應(yīng)于電磁溢流閥1202的最大關(guān)閉時段的凸輪角 (最大凸輪角)，而"0"是對應(yīng)于閥關(guān)閉時段的目標(biāo)值的凸輪角(目標(biāo) 凸輪角)。因此，當(dāng)電磁溢流閥1202的目標(biāo)閥關(guān)閉時段(開始關(guān)閉閥的 時機)接近最大閥關(guān)閉時段時，占空比DT取接近100%的值。當(dāng)目標(biāo)閥關(guān) 閉時段接近"0"時，占空比DT取接近0。/。的值。當(dāng)占空比DT取更接近100%的值時，基于占空比DT調(diào)節(jié)的開始關(guān)閉 電磁溢流閥1202的時機被提前，由此電磁溢流閥1202的閥關(guān)閉時段變 長。結(jié)果，從高壓燃料泵1200排放的燃料量增大，由此產(chǎn)生更高的燃料 壓力P。當(dāng)占空比DT取更接近0%的值時，開始關(guān)閉電磁溢流閥1202的 時機被延遲，由此電磁溢流閥1202的閥關(guān)閉時段變短。因此，從高壓燃料泵1200排放的燃料量減少，由此產(chǎn)生更低的燃料壓力P。以下將描述計算占空比DT的過程。基于以下公式(5)來計算占空比DT:DT = ff + DTp + DTi + q: ... (5) 其中FF為前饋項，DTp為比例項，DTi為積分項。a為將從具有滲漏功能 的單向閥204的燃料滲漏考慮在內(nèi)的修正項。在公式(5)中，前饋項ff 被設(shè)置成使得可與需求燃料噴射量相比的燃料量被提前供應(yīng)至高壓輸送管 1110，由此即使在發(fā)動機過渡狀態(tài)期間也允許燃料壓力P迅速地接近目標(biāo) 燃料壓力P(O)。為了使燃料壓力P接近目標(biāo)燃料壓力P(O)而設(shè)置。為了抑 制占空比DT因燃料滲漏、高壓燃料泵1200的個體差異等而改變從而設(shè)置 了積分項DTi。發(fā)動機ECU 300基于通過公式(5)計算得到的占空比DT來控制向 電磁溢流閥1202的電磁螺線管供應(yīng)電流的時機(即開始關(guān)閉電磁溢流閥 1202的時機)。通過控制開始關(guān)閉電磁溢流閥1202的時機，改變電磁溢 流閥1202的閥關(guān)閉時段以調(diào)節(jié)從高壓燃料泵1200排放的燃料量。因此， 燃料壓力P向目標(biāo)燃料壓力P(O)改變?；谥T如最終燃料噴射量以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE等的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)來 計算前饋項FF。前饋項FF正比于更大的需求燃料噴射量而增大，并使占 空比DT向100%—側(cè)改變，即，增大從高壓燃料泵1200排放的燃料量。根據(jù)以下公式(6)，基于實際燃料壓力P和預(yù)設(shè)目標(biāo)燃料壓力P(O) 來計算比例項DTp:DTp = K(l) (P(O) ■ P)…(6) 其中K(l)為系數(shù)，P為實際燃料壓力，而P(O)為目標(biāo)燃料壓力。從公式 (6)可得出，當(dāng)實際燃料壓力P低于目標(biāo)燃料壓力P(O)且兩者間的差異 (P(O)-P)變大時，比例項DTp取更大的值。因此，占空比DT向100。/。一 側(cè)改變，即增大從高壓燃料泵1200排放的燃料量。相反，當(dāng)實際燃料壓 力P高于目標(biāo)燃料壓力P(O)且兩者間的差異(P(O) - P)變小時，比例項DTp 取更小的值。因此，占空比DT向0%—側(cè)改變，即減少從高壓燃料泵 1200排放的燃料量。例如利用以下公式(7)，基于在先前周期獲得的積分項DTi、實際燃 料壓力P以及目標(biāo)燃料壓力P(O)來計算積分項DTi:DTi = DTi + K(2) (P(O) - P)…(7)其中K(2)為系數(shù)，P為實際燃料壓力，而P(O)為目標(biāo)燃料壓力。從公式 (7)可得出，當(dāng)實際燃料壓力P低于目標(biāo)燃料壓力P(O)時，在每個規(guī)定 周期將對應(yīng)于其差異(P(O) - P)的值增加至積分項DTi。因此，積分項DTi 逐步重新至更大的值以使得占空比DT朝向更接近100%—側(cè)逐步改變(以 增大從高壓燃料泵1200排放的燃料量)。相反，當(dāng)實際燃料壓力燃料壓 力P高于目標(biāo)燃料壓力P(O)時，在每個規(guī)定周期將對應(yīng)于其差異(P(O) - P) 的值從積分項DTi減去。因此，積分項DTi逐步更新至更小的值以使得占 空比DT朝向接近0%—側(cè)逐步改變(以減少從高壓燃料泵1200排放的燃 料量)。積分項DTi的初始值為O。如上所述利用占空比通過P動作和I動作來反饋控制的發(fā)動機10可根 據(jù)圖6所示的流程圖進(jìn)行故障識別。盡管在上述實施例中反饋控制包括P動作和I動作，但本發(fā)明并不限 于此。反饋可基于僅包括P動作或者除了 P動作和I動作之外還包括D動 作的反饋控制。<適于應(yīng)用本控制設(shè)備的發(fā)動機(1)〉以下將描述適于應(yīng)用本實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機(O 。參考圖7和圖8，將描述表示缸內(nèi)噴射器IIO與進(jìn)氣歧管噴射器120 之間的燃料噴射比率(以下也稱為DI比率(r))的圖，其被表示為與發(fā) 動機10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)關(guān)聯(lián)的信息。該圖存儲在發(fā)動機ECU 300的ROM 320 中。圖7是用于發(fā)動機10的暖態(tài)的圖，而圖8是用于發(fā)動機10的冷態(tài)的 圖。在圖7和圖8的圖中，以百分率來表示缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比 率作為DI比率r，其中橫軸表示發(fā)動機10的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，而縱軸表示負(fù) 載率。如圖7和圖8所示，為由發(fā)動機IO的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)載率確定的每個 工作區(qū)域設(shè)定DI比率r。
"DI比率r- 100%"表示僅由缸內(nèi)噴射器IIO進(jìn)行燃料噴射的區(qū)域，而"DI比率r = 0%"表示僅由進(jìn)氣歧管噴射器120進(jìn) 行燃料噴射的區(qū)域。"DI比率r - 0%" 、 "DI比率r # 100%"以及"0% < DI比率r < 100%"每個都表示缸內(nèi)噴射器IIO和進(jìn)氣歧管噴射器120分 擔(dān)燃料噴射的區(qū)域?？傮w而言，缸內(nèi)噴射器110有助于提高動力性能，而 進(jìn)氣歧管噴射器120有助于空燃混合物的均勻化。根據(jù)發(fā)動機10的發(fā)動 機轉(zhuǎn)速和負(fù)載率來適當(dāng)?shù)剡x擇具有不同特性的這兩種噴射器，由此在發(fā)動 機10的正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如，怠速期間的催化劑預(yù)熱狀態(tài)為非正常運轉(zhuǎn) 狀態(tài)的一個示例)下僅進(jìn)行均勻燃燒。此外，如圖7和圖8所示，在用于發(fā)動機暖態(tài)和冷態(tài)的圖中分別界定 缸內(nèi)噴射器110和進(jìn)氣歧管噴射器120的DI比率r。這些圖被設(shè)置成表明 隨著發(fā)動機10的溫度改變缸內(nèi)噴射器IIO和進(jìn)氣歧管噴射器120的不同控 制區(qū)域。當(dāng)檢測到的發(fā)動機10的溫度等于或高于預(yù)定溫度閾值時，就選 擇圖7所示的用于暖態(tài)的圖；否則就選擇圖8所示的用于冷態(tài)的圖。根據(jù) 發(fā)動機IO的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)載率并基于所選擇的圖來控制缸內(nèi)噴射器110 和/或進(jìn)氣歧管噴射器120。現(xiàn)將描述在圖7和圖8中設(shè)定的發(fā)動機10的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)載率。在 圖7中，NE (1)被設(shè)定為2500 rpm至2700 rpm， KL (1)被設(shè)定為30% 至50%，并且KL (2)被設(shè)定為60%至90%。在圖8中，NE (3)被設(shè)定 為2900 rpm至3100 rpm。艮P， NE (1) < NE (3)。還適當(dāng)?shù)卦O(shè)定圖7中 的NE (2)及圖8中的KL (3)和KL (4)。當(dāng)對比圖7和圖8時，圖8所示的用于冷態(tài)的圖的NE (3)高于圖7 所示的用于暖態(tài)的圖的NE (1)。這表明，隨著發(fā)動機10的溫度的降 低，進(jìn)氣歧管噴射器120的控制區(qū)域擴展以包含更高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的區(qū)域。 即，在發(fā)動機IO較冷的情況下，沉積物不太可能聚集在缸內(nèi)噴射器110 的噴射孔中(即使未從缸內(nèi)噴射器110噴射燃料)。因此，使用進(jìn)氣歧管 噴射器120進(jìn)行燃料噴射的區(qū)域可以擴展，由此提高均勻性。當(dāng)對比圖7和圖8時，"DI比率r二 100%"在用于暖態(tài)的圖中位于其 中發(fā)動機10的發(fā)動機轉(zhuǎn)速為NE (1)或更高的區(qū)域中、并在用于冷態(tài)的 圖中位于其中發(fā)動機轉(zhuǎn)速為NE (3)或更高的區(qū)域中。就負(fù)載率而言，"DI比率r-100。/。"在用于暖態(tài)的圖中位于其中負(fù)載率為KL (2)或更大 的區(qū)域中、并在用于冷態(tài)的圖中位于其中負(fù)載率為KL (4)或更大的區(qū)域 中。這意味著在預(yù)定高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的區(qū)域并在預(yù)定高發(fā)動機負(fù)載的區(qū)域中 僅使用缸內(nèi)噴射器110。換言之，在高轉(zhuǎn)速區(qū)域和高負(fù)載區(qū)域中，即使僅 通過缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射，發(fā)動機10的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)載很高 并且進(jìn)氣量充足，以致于僅使用缸內(nèi)噴射器110也能夠方便地獲得均勻的 空燃混合物。以此方式，在燃燒室內(nèi)對從缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料涉及 汽化潛熱(即從燃燒室吸收熱量)地進(jìn)行霧化。因此，降低了在壓縮末期 空燃混合物的溫度，由此提高了防爆震性能。此外，因為燃燒室內(nèi)的溫度 降低，故提高了進(jìn)氣效率，由此產(chǎn)生較高的動力輸出。在圖7的用于暖態(tài)的圖中，當(dāng)負(fù)載率為KL (1)或更小時，僅使用缸 內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射。這表明當(dāng)發(fā)動機10的溫度較高時在預(yù)定低 負(fù)載區(qū)域中僅使用缸內(nèi)噴射器110。當(dāng)發(fā)動機10處于暖態(tài)時，沉積物容易 在缸內(nèi)噴射器110的噴射孔中蓄積。但是，當(dāng)使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃 料噴射時，可以降低噴射孔的溫度，由此防止沉積物的積累。此外，在確 保其最小燃料噴射量的同時可防止阻塞缸內(nèi)噴射器110。因此，在相關(guān)區(qū) 域中僅使用缸內(nèi)噴射器110。當(dāng)對比圖7和圖8時，僅在圖8的用于冷態(tài)的圖中存在"DI比率r = 0%"的區(qū)域。這表明當(dāng)發(fā)動機10的溫度較低時在預(yù)定低負(fù)載區(qū)域(KL(3)或更小)中僅使用進(jìn)氣歧管噴射器120進(jìn)行燃料噴射。當(dāng)發(fā)動機10 較冷、負(fù)載較低、且進(jìn)氣量較小時，不太容易實現(xiàn)對燃料的霧化。在該區(qū) 域中，難以通過缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射來確保有利的燃燒。此外，特 別是在低負(fù)載低轉(zhuǎn)速區(qū)域中，不需要使用缸內(nèi)噴射器110的高輸出。因 此，在相關(guān)區(qū)域中，僅使用進(jìn)氣歧管噴射器120而不使用缸內(nèi)噴射器110 來進(jìn)行燃料噴射。此外，在正常運轉(zhuǎn)之外的其他運轉(zhuǎn)情況下，或者在發(fā)動機10怠速期 間的催化劑預(yù)熱狀態(tài)(異常運轉(zhuǎn)狀態(tài))，控制缸內(nèi)噴射器110以進(jìn)行層狀 燃燒。通過在催化劑預(yù)熱工作期間僅進(jìn)行層狀燃燒，可以促進(jìn)對催化劑的 預(yù)熱，并由此改善排氣排放。<適于應(yīng)用本控制設(shè)備的發(fā)動機(2) >以下將描述適于應(yīng)用本實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機(2)。在以下對 發(fā)動機(2)的描述中，將不再重復(fù)與發(fā)動機(1)相同的結(jié)構(gòu)。參考圖9和圖10，將描述表明缸內(nèi)噴射器UO與進(jìn)氣歧管噴射器120 之間的燃料噴射比率的圖，其是與發(fā)動機10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的信息。這 些圖存儲在發(fā)動機ECU 300的ROM 320中。圖9是用于發(fā)動機10的暖態(tài) 的圖，而圖10是用于發(fā)動機10的冷態(tài)的圖。圖9和圖IO在以下方面不同于圖6和圖7。在用于暖態(tài)的圖中在發(fā)動 機10的發(fā)動機轉(zhuǎn)速等于或高于NE (1)的區(qū)域中保持"DI比率r = 100%"，并在用于冷態(tài)的圖中在發(fā)動機10的發(fā)動機轉(zhuǎn)速等于或高于NE (3)的區(qū)域中保持"DI比率r= 100%"。此外，在用于暖態(tài)的圖中在除 了低速區(qū)域之外的負(fù)載率為KL (2)或更大的區(qū)域中保持"DI比率r = 100%",并在用于冷態(tài)的圖中在除了低速區(qū)域之外的負(fù)載率為KL (4) 或更大的區(qū)域中保持"DI比率r-100%"。這意味著在發(fā)動機轉(zhuǎn)速處于預(yù) 定高水平的區(qū)域中僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射，并且在發(fā)動機負(fù) 載處于預(yù)定高水平的區(qū)域中通常僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射。但 是，在低速高負(fù)載區(qū)域中，對由缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料形成的空燃混 合物的混合較差，在燃燒室內(nèi)這種不均勻的空燃混合物會導(dǎo)致不穩(wěn)定燃 燒。因此，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高(不太可能發(fā)生上述問題)，增大缸內(nèi)噴 射器110的燃料噴射比率，而隨著發(fā)動機負(fù)載降低(容易發(fā)生上述問 題)，降低缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率。通過圖9和圖IO中的十字箭 頭來示出DI比率r的這些變化。以此方式，可以抑制因不穩(wěn)定燃燒所導(dǎo)致 的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩的波動。注意，這些方法大致等同于當(dāng)發(fā)動機10的狀 態(tài)朝向預(yù)定低速區(qū)域移動時降低缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率的方法， 或當(dāng)發(fā)動機10的狀態(tài)朝向預(yù)定低負(fù)載區(qū)域移動時增大缸內(nèi)噴射器110的 燃料噴射比率的方法。此外，在除了上述區(qū)域(由圖8及圖9中的十字箭 頭表示)之外的、僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射的區(qū)域中(在高速 側(cè)和在低負(fù)載側(cè))，即使在僅使用缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行燃料噴射時，也可 以容易地獲得均勻的空燃混合物。在此情況下，在燃燒室內(nèi)涉及汽化潛熱地(通過從燃燒室吸收熱量)對從缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料進(jìn)行霧化。 因此，降低了壓縮末期空燃混合物的溫度，由此提高了防爆震性能。此 外，隨著燃燒室內(nèi)的溫度降低，提高了進(jìn)氣效率，由此產(chǎn)生較高的動力輸 出。在參考圖7-圖IO描述的發(fā)動機10中，通過將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在進(jìn)氣沖程來實現(xiàn)均勻燃燒，而通過將其設(shè)定在壓縮沖程來實現(xiàn)層狀燃燒。即，當(dāng)將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在壓縮沖程時，可以圍繞火花塞局部地布置濃空燃混合物，由此燃燒室內(nèi)的總體為稀的空燃混合物被點燃以實現(xiàn)層狀燃燒。即使將缸內(nèi)噴射器iio的燃料噴射正設(shè)定在進(jìn)氣沖程時，如果能夠提供局部地圍繞火花塞的濃空燃混合物， 還是可以實現(xiàn)層狀燃燒。如這里所使用的，層狀燃燒包括層狀燃燒和下述半層狀燃燒兩者。在半層狀燃燒中，進(jìn)氣歧管噴射器120在進(jìn)氣沖程噴射燃料以在整個燃燒室 內(nèi)產(chǎn)生總體稀且均勻的空燃混合物，然后缸內(nèi)噴射器110在壓縮沖程噴射 燃料以產(chǎn)生圍繞火花塞的濃空燃混合物，由此改善燃燒狀態(tài)。因為以下原 因，這種半層狀燃燒在催化劑預(yù)熱運轉(zhuǎn)中是優(yōu)選的。在催化劑預(yù)熱運轉(zhuǎn) 中，需要顯著延遲點火正時并維持所需的燃燒狀態(tài)(怠速狀態(tài))，由此使 得高溫燃燒氣體到達(dá)催化劑。此外，需要供應(yīng)特定量的燃料。如果采用層 狀燃燒以滿足上述要求，燃料的量將不充足。如果采用均勻燃燒，為了維 持所需的燃燒的延遲量相較于層狀燃燒的情況較短。為此，盡管既可采用 層狀燃燒也可采用半層狀燃燒，但優(yōu)選地在催化劑預(yù)熱運轉(zhuǎn)中采用上述半 層狀燃燒。此外，在結(jié)合圖7-圖IO描述的發(fā)動機中，因以下原因優(yōu)選地將通過 缸內(nèi)噴射器110進(jìn)行的燃料噴射正時設(shè)定在壓縮行程。注意，在幾乎整個 基本區(qū)域(在這里，基本區(qū)域指除了使用在進(jìn)氣沖程由進(jìn)氣歧管噴射器 120噴射的燃料以及在壓縮沖程由缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料來進(jìn)行半層 狀燃燒(僅在催化劑預(yù)熱運轉(zhuǎn)中進(jìn)行)的區(qū)域之外的其他區(qū)域)中，將缸 內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在進(jìn)氣沖程。但是，如下所述，為了穩(wěn) 定燃燒，可以將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時暫時設(shè)定在壓縮沖程中。當(dāng)缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在壓縮沖程中時，在氣缸的溫 度相對較高的時段期間，通過燃料噴射來冷卻空燃混合物。這提高了冷卻 效果，并由此提高了抗爆震性能。此外，當(dāng)缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正 時設(shè)定在壓縮沖程中時，從燃料噴射至點火的所需時間較短，由此通過霧 化可加強空氣流動，由此提高了燃燒率。對抗爆震性能的提高以及對燃燒 率的提高可以避免燃燒波動，由此提高燃燒穩(wěn)定性。此外，無論發(fā)動機的溫度如何(即，與暖態(tài)和冷態(tài)無關(guān))，都可以在 怠速關(guān)閉模式期間(當(dāng)?shù)∷匍_關(guān)關(guān)閉時，或當(dāng)下壓加速踏板時)使用圖7或圖9所示的暖態(tài)圖。換言之，無論處于冷態(tài)還是暖態(tài)，都在低負(fù)載區(qū)域 采用缸內(nèi)噴射器IIO。應(yīng)該理解的是，這里揭示的實施例在各個方面均為解釋性的而非限制 性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的條款而非上述描述界定，且本發(fā)明的范 圍意在包含落入與權(quán)利要求的條款相等同的范圍和含義內(nèi)的任何修改。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機包括至少兩個燃料系統(tǒng)，并通過連接至各個所述燃料系統(tǒng)的燃料噴射機構(gòu)來供應(yīng)燃料，所述燃料系統(tǒng)被控制成使得即使在未由第一燃料噴射機構(gòu)噴射燃料且由除所述第一燃料噴射機構(gòu)之外的第二燃料噴射機構(gòu)噴射燃料時在將燃料供應(yīng)到所述第一燃料噴射機構(gòu)的第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力也達(dá)到期望壓力水平，所述控制設(shè)備包括傳感器單元，其檢測所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力，判定單元，其對所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力是否因為所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料從利用由所述第二燃料噴射機構(gòu)噴射的燃料運轉(zhuǎn)的所述內(nèi)燃機接收熱量的原因而已經(jīng)升高進(jìn)行判定，以及識別單元，其在所述判定單元作出所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力已經(jīng)升高的判定時識別出所述第一燃料系統(tǒng)處不存在故障。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，其中， 所述第一燃料噴射機構(gòu)是缸內(nèi)噴射器，并且 所述第二燃料噴射機構(gòu)是進(jìn)氣歧管噴射器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，其中， 所述第一燃料噴射機構(gòu)包括將從所述第一燃料系統(tǒng)供應(yīng)的高壓燃料噴射到氣缸中的機構(gòu)，并且所述第二燃料噴射機構(gòu)包括將從所述第二燃料系統(tǒng)供應(yīng)的燃料噴射到 進(jìn)氣歧管中的機構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，其中，所述第一燃料噴射機構(gòu)是缸內(nèi)噴射器，并且 所述第二燃料噴射機構(gòu)是進(jìn)氣歧管噴射器。
5. —種用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機包括至少兩個燃料系統(tǒng)， 并通過連接至各個所述燃料系統(tǒng)的燃料噴射機構(gòu)來供應(yīng)燃料，所述燃料系 統(tǒng)被控制成使得即使在未由第一燃料噴射機構(gòu)噴射燃料且由除所述第一燃 料噴射機構(gòu)之外的第二燃料噴射機構(gòu)噴射燃料時在將燃料供應(yīng)到所述第一燃料噴射機構(gòu)的第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力也達(dá)到期望壓力水平，所述控 制設(shè)備包括傳感器裝置，其用于檢測所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力， 判定裝置，其用于對所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力是否因為所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料從利用由所述第二燃料噴射機構(gòu)噴射的燃料運轉(zhuǎn)的所述內(nèi)燃機接收熱量的原因而己經(jīng)升高進(jìn)行判定，以及識別裝置，其用于在所述判定裝置作出所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力已經(jīng)升高的判定時識別出所述第一燃料系統(tǒng)處不存在故障。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，其中， 所述第一燃料噴射機構(gòu)是缸內(nèi)噴射器，并且 所述第二燃料噴射機構(gòu)是進(jìn)氣歧管噴射器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，其中，所述第一燃料噴射機構(gòu)包括將從所述第一燃料系統(tǒng)供應(yīng)的高壓燃料噴 射到氣缸中的機構(gòu)，并且所述第二燃料噴射機構(gòu)包括將從所述第二燃料系統(tǒng)供應(yīng)的燃料噴射到 進(jìn)氣歧管中的機構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，其中， 所述第一燃料噴射機構(gòu)是缸內(nèi)噴射器，并且 所述第二燃料噴射機構(gòu)是進(jìn)氣歧管噴射器。
9. 一種用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機包括至少兩個燃料系統(tǒng)， 并通過連接至各個所述燃料系統(tǒng)的燃料噴射機構(gòu)來供應(yīng)燃料，所述燃料系 統(tǒng)被控制成使得即使在未由第一燃料噴射機構(gòu)噴射燃料且由除所述第一燃 料噴射機構(gòu)之外的第二燃料噴射機構(gòu)噴射燃料時在將燃料供應(yīng)到所述第一 燃料噴射機構(gòu)的第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力也達(dá)到期望壓力水平，所述控制設(shè)備包括電子控制單元(ECU)，其中，所述電子控制單元 被配置成檢測所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力，對所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力是否因為所述第一燃料系統(tǒng)處的燃 料從利用由所述第二燃料噴射機構(gòu)噴射的燃料運轉(zhuǎn)的所述內(nèi)燃機接收熱量的原因而己經(jīng)升高進(jìn)行判定，并且在作出所述第一燃料系統(tǒng)處的燃料壓力已經(jīng)升高的判定時識別出所述 第一燃料系統(tǒng)處不存在故障。
全文摘要
發(fā)動機ECU執(zhí)行包括以下步驟的程序當(dāng)進(jìn)氣口燃料噴射比率為100％時(在S200為“是”)，檢測發(fā)動機冷卻劑溫度THW(S210)；當(dāng)發(fā)動機冷卻劑溫度THW高于閾值時(在S220為“是”)，監(jiān)測高壓輸送管內(nèi)的燃料壓力P(S230)；并且當(dāng)燃料壓力P因接收熱量而升高時(在S240為“是”)，識別出在高壓燃料系統(tǒng)處不存在故障。
文檔編號F02D41/22GK101228344SQ200680026818
公開日2008年7月23日 申請日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者木野瀨賢一, 田原龍也 申請人:豐田自動車株式會社