專利名稱：用于內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，該內(nèi)燃機是包括用于將燃料以高壓噴入氣缸的燃料噴射機構(gòu)(缸內(nèi)噴射器)的內(nèi)燃機，或者是除了上述燃料噴射機構(gòu)之外還具有另一種用于將燃料噴入進氣歧管或進氣口的燃料噴射機構(gòu)(進氣歧管噴射器)的內(nèi)燃機。具體而言，本發(fā)明涉及在內(nèi)燃機怠速期間對燃料系統(tǒng)進行控制的技術(shù)。

背景技術(shù)：
公知一種發(fā)動機，其具有用于將燃料噴入汽油發(fā)動機的燃料室的第一燃料噴射閥(缸內(nèi)噴射器)以及用于將燃料噴入進氣歧管的第二燃料噴射閥(進氣歧管噴射器)，并根據(jù)內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速或負載來改變缸內(nèi)噴射器與進氣歧管噴射器之間的燃料噴射比率。還公知一種僅具有用于將燃料噴入汽油發(fā)動機的燃料室的燃料噴射閥(缸內(nèi)噴射器)的直噴式發(fā)動機。在具有缸內(nèi)噴射器的高壓燃料系統(tǒng)中，由高壓燃料泵增壓的燃料經(jīng)由輸送管被供應(yīng)至缸內(nèi)噴射器，缸內(nèi)噴射器將該高壓燃料噴入內(nèi)燃機的各個氣缸的燃料室。
此外，還公知一種具有共軌燃料噴射系統(tǒng)的柴油發(fā)動機。在該共軌燃料噴射系統(tǒng)中，由高壓燃料泵增壓的燃料被存儲在共軌中，并根據(jù)電磁閥的開啟/關(guān)閉從共軌噴入柴油發(fā)動機的各個氣缸的燃燒室。
為了在上述內(nèi)燃機中獲得高壓燃料，使用高壓燃料泵，其具有由設(shè)置于驅(qū)動軸的凸輪驅(qū)動的缸體，驅(qū)動軸連接至內(nèi)燃機的曲軸。高壓燃料泵具有通過凸輪的轉(zhuǎn)動在氣缸內(nèi)以往復(fù)方式運動的泵柱塞，以及由缸體與泵柱塞形成的增壓室。不同的管路連接至增壓室，包括與從燃料箱供應(yīng)燃料的供應(yīng)泵連通的泵供應(yīng)管、設(shè)置用來使燃料流出增壓室以返回至燃料箱的返回管、以及設(shè)置用來將增壓室內(nèi)的燃料輸送至缸內(nèi)噴射器的高壓輸送管。電磁溢流閥被設(shè)置在高壓燃料泵處，其開啟/關(guān)閉增壓室與泵供應(yīng)管及高壓輸送管之間的流路。
在電磁溢流閥開啟的狀態(tài)下，當泵柱塞在增大增壓室的容積的方向上運動時，即，當高壓燃料泵處于抽吸行程中時，燃料從泵供應(yīng)管被抽吸進入增壓室。當泵柱塞在減小增壓室的容積的方向上運動時，即，當在高壓燃料泵處于輸送行程中的情況下電磁溢流閥關(guān)閉時，從增壓室至泵供應(yīng)管及返回管的流路被切斷，由此增壓室內(nèi)的燃料經(jīng)由高壓輸送管被輸送至缸內(nèi)噴射器。
在上述高壓燃料泵中，僅在輸送行程中在電磁溢流閥的閥關(guān)閉期間燃料才被輸送至缸內(nèi)噴射器，由此通過控制電磁溢流閥的閥關(guān)閉開始正時(即，通過調(diào)節(jié)電磁溢流閥的閥關(guān)閉時段)來調(diào)節(jié)輸送燃料的量。具體而言，當通過提前電磁溢流閥的閥關(guān)閉開始正時來延長閥關(guān)閉時段時，輸送的燃料量增大。相反，當通過延遲電磁溢流閥的閥關(guān)閉開始正時來縮短閥關(guān)閉時段時，輸送的燃料量減小。
由此，當供應(yīng)自供應(yīng)泵的燃料被高壓燃料泵增壓且增壓燃料被輸送至缸內(nèi)噴射器時，即使在內(nèi)燃機直接將燃料噴入燃燒室的情況下，也可以準確地完成燃料噴射。
在上述高壓燃料泵的輸送行程中，在增壓室的容積正在減小的過程中電磁溢流閥關(guān)閉。因此，燃料不僅會趨于流向高壓輸送管一側(cè)，還會趨于流向返回管一側(cè)。當電磁溢流閥在此情況下關(guān)閉時，對于閥關(guān)閉操作，將會施加趨于以上述方式流動的燃料的力，這將在關(guān)閉電磁溢流閥時導(dǎo)致較大的沖擊力。在上述沖擊力增大的情況下，電磁溢流閥的致動聲響(閥關(guān)閉時的聲響)將增大，且當每次電磁溢流閥關(guān)閉時都會持續(xù)產(chǎn)生電磁溢流閥的這種致動聲響。
在內(nèi)燃機的常規(guī)運轉(zhuǎn)模式下，諸如空氣燃料混合物的燃燒聲響之類的內(nèi)燃機致動聲響較大，由此當每次電磁溢流閥關(guān)閉時產(chǎn)生的上述持續(xù)致動聲響不會大到使駕駛員感覺不適。但是，在內(nèi)燃機怠速運轉(zhuǎn)模式等內(nèi)燃機自身的致動聲響較小的情況下，電磁溢流閥的持續(xù)致動聲響就變的相對較大，在此情況下就不可能忽視上述致動聲響導(dǎo)致的不適感。
日本專利早期公開號2001-041088揭示了一種用于燃料泵的控制設(shè)備，其能夠降低每次電磁溢流閥關(guān)閉時導(dǎo)致的持續(xù)致動聲響。其揭示的控制設(shè)備包括燃料泵(其根據(jù)作為凸輪轉(zhuǎn)動的結(jié)果的缸體與泵柱塞的相對運動來改變增壓室容積，以將燃料吸入增壓室，并將燃料輸送至內(nèi)燃機的燃料噴射閥)，以及溢流閥(其開啟和關(guān)閉增壓室與用于使燃料從增壓室流出的溢流流路之間的部分)。根據(jù)該用于燃料泵的控制設(shè)備，通過控制溢流閥的閥關(guān)閉持續(xù)時段來對從燃料泵輸送至燃料噴射閥的燃料量進行調(diào)節(jié)。該控制設(shè)備包括控制單元，其用于根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來控制溢流閥，以對在規(guī)定時段期間由燃料泵輸送燃料的次數(shù)進行調(diào)節(jié)，由此改變每一次燃料輸送從燃料噴射閥進行燃料噴射的次數(shù)，即，當發(fā)動機處于低負載狀態(tài)時，每一次燃料輸送的燃料噴射次數(shù)減小。
根據(jù)上述用于燃料泵的控制設(shè)備，當發(fā)動機處于低負載狀態(tài)時(在此期間電磁溢流閥的持續(xù)致動聲響相對較大)，每一次燃料輸送的燃料噴射次數(shù)減小。由此在一次燃料輸送中輸送的燃料量可以較小。因此，電磁溢流閥的閥關(guān)閉開始正時可以更加接近上止點。當其接近上止點時，表征泵柱塞與氣缸的相對運動量的凸輪速度降低。當電磁溢流閥關(guān)閉時上述凸輪速度的減小，可以進一步降低電磁溢流閥關(guān)閉時產(chǎn)生的聲響。通過降低電磁溢流閥關(guān)閉時產(chǎn)生的聲響，可以降低每一次電磁溢流閥關(guān)閉時導(dǎo)致的持續(xù)致動聲響。
此外，日本專利公開號2003-513193揭示了一種用于可靠地將燃料供應(yīng)至設(shè)置有高壓燃料泵及低壓燃料泵的內(nèi)燃機，由此在全部運轉(zhuǎn)點均可確保避免高壓燃料泵內(nèi)燃料汽化的設(shè)備。在該設(shè)備中，對高壓燃料泵內(nèi)的實際燃料溫度進行檢測，根據(jù)實際燃料溫度來確定能夠可靠地避免高壓燃料泵內(nèi)燃料汽化的最低可行預(yù)壓力，并對低壓燃料泵進行控制以產(chǎn)生由此獲得的預(yù)壓力。
根據(jù)該設(shè)備，可以基于高壓燃料泵內(nèi)的實際燃料溫度來控制預(yù)壓力，這樣便能夠在任意時間均可靠地避免高壓燃料泵內(nèi)燃料的霧化。取決于在某一時間點獲得的燃料溫度，可以根據(jù)不同情況來選擇足夠大的預(yù)壓力以確保避免高壓燃料泵內(nèi)燃料的霧化。
此外，日本專利早期公開號2002-061529揭示了一種內(nèi)燃機的燃料供應(yīng)設(shè)備，當不可能增大高壓燃料泵的排放壓力時，其可以在氣缸噴射型內(nèi)燃機的起動時迅速獲得燃料噴射所需的高燃料壓力。這種燃料供應(yīng)設(shè)備具有將燃料箱內(nèi)的燃料排放至燃料管的低壓燃料泵；對從低壓燃料泵排放的低壓側(cè)燃料進行控制達到預(yù)定燃料壓力的調(diào)節(jié)器；以及進一步增大由調(diào)節(jié)器控制壓力的燃料的壓力，并該燃料排放至噴射器的高壓燃料泵。在起動內(nèi)燃機時，低壓側(cè)燃料壓力被增大至高于預(yù)定壓力的水平。
根據(jù)此內(nèi)燃機的燃料供應(yīng)設(shè)備，在起動內(nèi)燃機時，低壓側(cè)的燃料壓力增大。即使在由內(nèi)燃機驅(qū)動的高壓燃料泵因發(fā)動機轉(zhuǎn)速不足不能確保起動時的高壓的情況下，通過將低壓側(cè)上增大的燃料壓力增加到其，高壓燃料泵的排放壓力也可以迅速達到高壓，由此能夠?qū)崿F(xiàn)有利的起動性能。
但是，根據(jù)日本專利早期公開號2001-041088中揭示的控制設(shè)備，在發(fā)動機低負載狀態(tài)下高壓燃料泵不會停止工作(即，電磁溢流閥保持開啟)。因此，在高壓燃料泵的電磁溢流閥關(guān)閉時，依然會發(fā)出致動聲響，盡管一定程度上減小了該聲響。
在內(nèi)燃機的低負載狀態(tài)(怠速期間)下，可以想到使高壓燃料泵停止工作并利用低壓燃料泵(以正常供應(yīng)壓力)來噴射燃料，由此來避免產(chǎn)生致動聲響，同時防止在缸內(nèi)噴射器的噴射孔內(nèi)沉積物的蓄積。
但是，當以上述正常供應(yīng)壓力來將燃料供應(yīng)至缸內(nèi)噴射器時，輸送管內(nèi)的燃料壓力將降低。因為輸送管被設(shè)置在氣缸蓋附近，故其會從內(nèi)燃機接收熱量，由此輸送管內(nèi)的燃料溫度升高。即，輸送管內(nèi)的燃料壓力降低，同時，燃料溫度升高，由此燃料易于汽化，由此趨于在輸送管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽(汽化燃料成分)。當在輸送管內(nèi)產(chǎn)生了蒸汽的情況下從缸內(nèi)噴射器噴射燃料時，燃料噴射量會變的不穩(wěn)定，由此導(dǎo)致不穩(wěn)定的空燃比控制。
著眼于上述問題，根據(jù)日本專利公開號2003-513193，增大低壓燃料泵的預(yù)壓力。但是，這樣僅避免了高壓燃料泵內(nèi)燃料的霧化以確保高壓燃料泵的正常工作。其并未解決特別是在怠速期間高壓燃料泵的致動聲響的問題，或者在怠速期間內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)變得不穩(wěn)定的問題。
此外，根據(jù)日本專利早期公開號2002-061529，盡管增大了低壓燃料泵的排放壓力，但難以在起動內(nèi)燃機時增大發(fā)動機驅(qū)動型高壓燃料泵的排放壓力。因此，仍然未解決特別是在怠速期間高壓燃料泵的致動聲響的問題，或者在怠速期間內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)變得不穩(wěn)定的問題。


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內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其能夠在內(nèi)燃機怠速期間抑制高壓燃料泵的致動聲響，同時實現(xiàn)內(nèi)燃機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的控制設(shè)備對內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)進行控制，所述內(nèi)燃機包括將燃料從燃料箱向燃料噴射機構(gòu)供應(yīng)的低壓泵以及設(shè)置在所述低壓泵與所述燃料噴射機構(gòu)之間并對所供應(yīng)的燃料進行增壓的高壓泵。所述控制設(shè)備包括檢測部，其對所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況進行檢測；燃料狀態(tài)檢測部，其對將所述高壓泵與所述燃料噴射機構(gòu)相連接的管路中的燃料狀態(tài)進行檢測；以及控制部，其控制所述低壓泵以及所述高壓泵。所述控制部控制所述低壓泵以及所述高壓泵，使得當檢測到所述怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，根據(jù)所述管路中的燃料狀態(tài)來調(diào)節(jié)從所述高壓泵排放的燃料壓力以及從所述低壓泵排放的燃料壓力。
根據(jù)本發(fā)明，將高壓泵與燃料噴射機構(gòu)連接的管路受到來自內(nèi)燃機的熱量，由此管路內(nèi)的燃料溫度趨于升高。例如，在由高壓泵(其利用內(nèi)燃機的驅(qū)動力來增大燃料壓力)引起的機械噪音較明顯的怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以通過停止由高壓泵對燃料壓力的增壓來抑制機械噪音的產(chǎn)生。但是，如果利用低壓泵代替高壓泵來將燃料供應(yīng)至燃料噴射機構(gòu)，則在燃料溫度較高時將在管路內(nèi)將產(chǎn)生蒸汽，在此情況下不能確保合適的燃料噴射量。因此，通過改變與汽化程度的增大相關(guān)的控制方式，控制部根據(jù)管內(nèi)燃料的汽化狀態(tài)來對高壓泵及低壓泵進行控制，使得不通過高壓泵或低壓泵增大燃料壓力；使得通過低壓泵而并不通過高壓泵來增大燃料的壓力；或者使得通過高壓泵來增大燃料的壓力。通過上述設(shè)置，在停止高壓泵以抑制致動聲響產(chǎn)生時，還可以防止管內(nèi)蒸汽的產(chǎn)生，從而確保穩(wěn)定的燃燒。因此，能夠提供一種內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其能夠在內(nèi)燃機怠速期間抑制高壓燃料泵的致動聲響，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，所述燃料狀態(tài)檢測部對所述管路中的燃料的汽化狀態(tài)進行檢測。
根據(jù)本發(fā)明，對將高壓泵和燃料噴射機構(gòu)連接的管路內(nèi)的燃料的汽化狀態(tài)進行檢測，并進行控制使得隨著汽化程度的增大，管路內(nèi)燃料的壓力亦增大，而隨著汽化程度的減小，管路內(nèi)的燃料壓力亦降低，由此抑制高壓泵的致動聲響，并防止因蒸汽的產(chǎn)生導(dǎo)致的不穩(wěn)定燃燒。
更優(yōu)選地，所述燃料狀態(tài)檢測部根據(jù)所述內(nèi)燃機的溫度、所述管路中的燃料的溫度、所述內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及所述內(nèi)燃機的負載中的至少一者來對所述汽化狀態(tài)進行檢測。
根據(jù)本發(fā)明，例如隨著內(nèi)燃機溫度的升高、內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高、或者內(nèi)燃機的負載的增大，管路接收更多熱量，由此管路內(nèi)的燃料溫度升高?？梢愿鶕?jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過估計管路內(nèi)燃料的溫度來檢測汽化狀態(tài)。注意，在此情況下對汽化狀態(tài)的檢測包括通過估計來檢測汽化狀態(tài)的情況(以下同樣適用)。
更優(yōu)選地，所述燃料狀態(tài)檢測部根據(jù)由所述內(nèi)燃機的溫度、所述管路中的燃料的溫度、所述內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及所述內(nèi)燃機的負載中的至少一者所確定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的持續(xù)時間來對所述汽化狀態(tài)進行檢測。
根據(jù)本發(fā)明，例如隨著內(nèi)燃機溫度較高的狀態(tài)持續(xù)更長、內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高的狀態(tài)持續(xù)更長、或者內(nèi)燃機負載的較大的狀態(tài)持續(xù)更長，管路接收更多熱量的時間將變長，由此管路內(nèi)的燃料溫度升高?？梢愿鶕?jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的經(jīng)過時間，通過估計管路內(nèi)燃料的溫度來對汽化狀態(tài)進行檢測。
更優(yōu)選地，所述控制部控制所述高壓泵，使得在所述管路中的燃料的汽化程度為大的情況下，增大從所述高壓泵排放的燃料的壓力。
根據(jù)本發(fā)明，當管路內(nèi)燃料的汽化程度較大時，相較于抑制高壓泵的致動聲響，可以給予燃燒穩(wěn)定更高的優(yōu)先級。為此，可以增大從高壓泵排放的燃料壓力以抑制蒸汽生成。
更優(yōu)選地，所述控制部控制所述高壓泵以及所述低壓泵，使得在所述管路中的燃料的汽化程度為小的情況下，停止對從所述高壓泵排放的燃料的增壓，并根據(jù)所述汽化程度對從所述低壓泵排放的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，當管路內(nèi)燃料的汽化程度較小時，停止高壓泵以抑制高壓泵的致動聲響。此時，為了穩(wěn)定燃燒，根據(jù)汽化程度對從低壓泵排放的燃料壓力進行調(diào)節(jié)。具體而言，即使在管路內(nèi)燃料的汽化程度不大的情況下，如果汽化程度相對較高，則可以增大從低壓泵排放的燃料壓力以防止蒸汽的生成。
更優(yōu)選地，所述控制部控制所述低壓泵，使得在所述管路中的燃料的汽化程度為小的情況下，在所述汽化程度相對更大時，比在所述汽化程度相對更小時，增大從所述低壓泵排放的燃料的壓力。
根據(jù)本發(fā)明，即使在管路內(nèi)燃料的汽化程度并沒有很大的情況下，如果汽化程度相對較高，則可以增大從低壓泵排放的燃料壓力以防止蒸汽生成，而如果汽化程度較低，則不增大從低壓泵排放的燃料壓力，由此確保穩(wěn)定燃燒。
更優(yōu)選地，包括所述低壓泵的低壓燃料管路系統(tǒng)形成在所述燃料系統(tǒng)中，并且所述低壓燃料管路系統(tǒng)被配置為允許對管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，例如可以通過增大低壓泵的排放壓力或者通過增大低壓泵的排放量來增大從低壓泵排放的燃料壓力。
更優(yōu)選地，所述低壓泵是排放量可控的泵，并且所述控制部通過根據(jù)流率而改變壓力的機構(gòu)來對所述低壓燃料管路系統(tǒng)的管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，例如可以通過改變壓力調(diào)節(jié)器(其是根據(jù)流率而改變壓力的機構(gòu)的示例)的設(shè)定壓力來增大從低壓泵排放的燃料壓力。
更優(yōu)選地，所述機構(gòu)是在所述流率增大時增大壓力的壓力調(diào)節(jié)器。
根據(jù)本發(fā)明，例如可以通過改變壓力調(diào)節(jié)器(其隨流率的增大而增大壓力)的設(shè)定壓力來增大從低壓泵排放的燃料壓力。
更優(yōu)選地，所述控制部利用可變壓力調(diào)節(jié)器來對所述低壓燃料管路系統(tǒng)的管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過控制可變壓力調(diào)節(jié)器來改變(增大)從低壓泵排放的燃料壓力。
更優(yōu)選地，所述燃料噴射機構(gòu)是將燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機構(gòu)，并且所述內(nèi)燃機還包括將燃料噴入進氣歧管的第二燃料噴射機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，不僅在僅具有將燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機構(gòu)的內(nèi)燃機中，還在具有將燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機構(gòu)以及將燃料噴入進氣歧管的第二燃料噴射機構(gòu)兩者的內(nèi)燃機中，均可以抑制在內(nèi)燃機怠速期間高壓燃料泵的致動聲響，并還可實現(xiàn)內(nèi)燃機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
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)是進氣歧管噴射器。
根據(jù)本發(fā)明，在具有作為第一燃料噴射機構(gòu)的缸內(nèi)噴射器和作為第二燃料噴射機構(gòu)的進氣歧管噴射器并適當?shù)厥褂脙蓚€噴射器進行燃料噴射的內(nèi)燃機中，能夠抑制在內(nèi)燃機怠速期間高壓燃料泵的致動聲響，并還可以實現(xiàn)內(nèi)燃機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。



圖1是由根據(jù)本發(fā)明實施例的控制設(shè)備控制的汽油發(fā)動機的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的整體示意性視圖。
圖2是圖1的部分放大視圖。
圖3是示出由發(fā)動機ECU執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。
圖4示出了適于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機(1)的暖機狀態(tài)的DI比率映射圖。
圖5示出了適于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機(1)的冷機狀態(tài)的DI比率映射圖。
圖6示出了適于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機(2)的暖機狀態(tài)的DI比率映射圖。
圖7示出了適于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機(2)的冷機狀態(tài)的DI比率映射圖。

具體實施例方式 以下將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。相同的元件賦予相同的參考名稱。其標號及功能亦相同。因此，將不重復(fù)其詳細描述。
圖1示出了由作為根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機ECU(電子控制單元)控制的發(fā)動機的燃料供應(yīng)系統(tǒng)10。該發(fā)動機是V型8缸汽油發(fā)動機，并具有用于將燃料噴入各個氣缸的缸內(nèi)噴射器110以及用于將燃料噴入各個氣缸的進氣歧管的進氣歧管噴射器120。注意，本發(fā)明并不僅限于應(yīng)用至上述類型的發(fā)動機，其可應(yīng)用于至少具有用于將燃料噴入氣缸的缸內(nèi)噴射器110的任意類型的發(fā)動機。其還可應(yīng)用至任意類型的汽油發(fā)動機(包括V型6缸、直列6缸、直列4缸)以及共軌柴油發(fā)動機。此外，高壓燃料泵的數(shù)量并不限于兩個，而可以是至少一個的任意數(shù)量。
如圖1所示，該燃料供應(yīng)系統(tǒng)10包括布置在燃料箱中用于以低壓排放壓力(壓力調(diào)節(jié)器102的設(shè)定壓力)供應(yīng)燃料的供應(yīng)泵100、由第一凸輪210驅(qū)動的第一高壓燃料泵200、由具有與第一凸輪210的排放相位不同的排放相位的第二凸輪310驅(qū)動的第二高壓燃料泵300、為各個左右氣缸列設(shè)置并用于將高壓燃料供應(yīng)至缸內(nèi)噴射器110的高壓輸送管112、設(shè)置在相應(yīng)高壓輸送管112處的用于各個左右氣缸列的四個缸內(nèi)噴射器110、為各個左右氣缸列設(shè)置并用于將燃料供應(yīng)至進氣歧管噴射器120的低壓輸送管122、以及設(shè)置在相應(yīng)低壓輸送管122處的用于各個左右氣缸列的四個進氣歧管噴射器120。
壓力調(diào)節(jié)器102設(shè)置于燃料箱中供應(yīng)泵100的排放端口處。壓力調(diào)節(jié)器102連接至發(fā)動機ECU，其可改變壓力調(diào)節(jié)器102的設(shè)定壓力。設(shè)定壓力例如可從300kPa到700kPa。當從供應(yīng)泵100排放的燃料壓力達到的水平等于或大于壓力調(diào)節(jié)器102設(shè)定的水平時，與過剩壓力相應(yīng)的燃料作為溢流燃料返回燃料箱。因為將壓力調(diào)節(jié)器102設(shè)置在燃料箱內(nèi)以獲得該溢流燃料，所以不會將經(jīng)過發(fā)動機室時受熱的燃料返回至燃料箱，由此抑制燃料箱內(nèi)汽化氣體的生成。注意，可以將壓力調(diào)節(jié)器102設(shè)置于低壓輸送管122的遠端而非設(shè)置在燃料箱內(nèi)。
燃料箱內(nèi)的供應(yīng)泵100的排放端口連接至低壓供應(yīng)管400，其分支為第一低壓輸送連接管410以及供應(yīng)管420。第一低壓輸送連接管410分支至V形氣缸列中一個氣缸列的低壓輸送管122，在該分支點的下游，其形成連接至另一氣缸列的低壓輸送管122的第二低壓輸送連接管430。
供應(yīng)管420連接至第一高壓燃料泵200及第二高壓燃料泵300的吸入端口。第一脈動阻尼器220及第二脈動阻尼器320分別緊臨第一高壓燃料泵200及第二高壓燃料泵300的吸入端口的上游設(shè)置，由此以減小燃料脈動。
第一高壓燃料泵200的排放端口連接至與V形氣缸列中一個氣缸列的高壓輸送管112相連接的第一高壓輸送連接管500。第二高壓燃料泵300的排放端口連接至與另一氣缸列的高壓輸送管112相連接的第二高壓輸送連接管510。一個氣缸列的高壓輸送管112與另一氣缸列的高壓輸送管112經(jīng)由高壓連接管520連接。
設(shè)置于高壓輸送管112處的溢流閥114經(jīng)由高壓輸送返回管610連接至高壓燃料泵返回管600。高壓燃料泵200及300的返回端口連接至高壓燃料泵返回管600。高壓燃料泵返回管600連接至返回管620及630，然后連接至燃料箱。
圖2是圖1中第一高壓燃料泵200及其周圍的放大視圖。盡管第二高壓燃料泵300具有類似的結(jié)構(gòu)，但兩者在凸輪相位方面不同，由此導(dǎo)致在排放正時的相位方面的不同，由此可以抑制脈動的發(fā)生。第一高壓燃料泵200及第二高壓燃料泵300可具有彼此類似或不同的特性。在以下說明中，假定第一高壓燃料泵200與第二高壓燃料泵300具有規(guī)格相同的排放性能，盡管因個體差異其控制特性彼此不同。
作為其主要部件，高壓燃料泵200具有由凸輪210驅(qū)動以上下滑動的泵柱塞206、電磁溢流閥202、以及設(shè)置有泄漏功能的單向閥204。
當泵柱塞206通過第一凸輪210向下運動并且在電磁溢流閥202開啟時，燃料被引入(吸入)。當泵柱塞206通過第一凸輪210向上運動時，改變關(guān)閉電磁溢流閥202的正時來對從高壓燃料泵200排放的燃料量進行控制。在泵柱塞206向上運動的增壓行程期間，當關(guān)閉電磁溢流閥202的正時越早，就排放越多量的燃料，而當關(guān)閉閥的正時越遲，就排放越少量的燃料。電磁溢流閥202在排放最多量燃料時的驅(qū)動占空比被設(shè)定為100％，而電磁溢流閥202在排放最少量燃料時的驅(qū)動占空比被設(shè)定為0％。當驅(qū)動占空比為0％時，電磁溢流閥202保持開啟，在此情況下，盡管泵柱塞206隨著第一凸輪210持續(xù)轉(zhuǎn)動(伴隨發(fā)動機的轉(zhuǎn)動)而上下滑動，但因為電磁溢流閥202并未關(guān)閉，故燃料并未被增壓。
增壓燃料壓迫并開啟設(shè)置有泄漏功能(設(shè)定壓力約為60kPa)的單向閥204，由此燃料經(jīng)由第一高壓輸送連接管500被輸送至高壓輸送管112。此時，通過設(shè)置于高壓輸送管112處的燃料壓力傳感器對燃料壓力進行反饋控制。如上所述，處于各個氣缸列處的高壓輸送管112經(jīng)由高壓連接管520連接。
具有泄漏功能的單向閥204是常規(guī)但設(shè)有常開孔的單向閥。當?shù)谝桓邏喝剂媳?00(泵柱塞206)內(nèi)的燃料壓力變得低于第一高壓輸送連接管500內(nèi)的燃料壓力時(例如，當發(fā)動機以及凸輪210在電磁溢流閥202保持打開的狀態(tài)下關(guān)閉時)，第一高壓輸送連接管500內(nèi)的高壓燃料通過孔返回至第一高壓燃料泵200一側(cè)，由此降低第一高壓輸送連接管500內(nèi)以及高壓輸送管112內(nèi)的燃料壓力。由此，例如在發(fā)動機停止時，高壓輸送管112內(nèi)的燃料并未處于高壓，由此防止燃料從缸內(nèi)噴射器110滲漏。
發(fā)動機ECU根據(jù)最終燃料噴射量來驅(qū)動缸內(nèi)噴射器110以對從缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料量進行控制。根據(jù)高壓輸送管112內(nèi)的燃料壓力以及燃料噴射時間來確定上述從缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料量(即，其燃料噴射量)，由此需要將燃料壓力保持為適當?shù)闹狄詫⑷剂蠂娚淞空{(diào)節(jié)至適當?shù)乃?。因此，發(fā)動機ECU執(zhí)行對高壓燃料泵200的燃料排放量的反饋控制以將燃料壓力P保持為適當?shù)闹?，使得基于來自燃料壓力傳感器的檢測信號而獲得的燃料壓力達到根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的目標燃料壓力。注意，通過基于占空比DT調(diào)節(jié)電磁溢流閥的閥關(guān)閉時段(閥關(guān)閉開始正時)來對高壓燃料泵200的燃料排放量進行反饋控制，以下將對此進行描述。
以下，對比占空比DT進行描述，占空比DT是受控可變值，用于控制高壓燃料泵200的燃料排放量(即，電磁溢流閥202的閥關(guān)閉開始正時)?？梢匀?％至100％中任意值的占空比DT是與對應(yīng)于電磁溢流閥202的閥關(guān)閉時段的凸輪210的凸輪角相關(guān)的值。具體而言，當與電磁溢流閥202的最大閥關(guān)閉時段對應(yīng)的凸輪角(最大凸輪角)被表示為“θ(0)”且與閥關(guān)閉時段的目標值對應(yīng)的凸輪角(目標凸輪角)被表示為“θ”時，占空比DT表征目標凸輪角θ與最大凸輪角θ(0)的比率。因此，當電磁溢流閥202的目標閥關(guān)閉時段(閥關(guān)閉開始正時)達到最大閥關(guān)閉時段時，占空比DT達到100％，而當目標閥關(guān)閉時段達到“0”時，占空比DT達到0％。
當占空比DT達到100％時，基于占空比DT而調(diào)節(jié)的電磁溢流閥202的閥關(guān)閉開始正時被提前，由此延長了電磁溢流閥202的閥關(guān)閉時段。因此，第一高壓燃料泵200的燃料排放量以及燃料壓力P增大。當占空比DT達到0％時，基于占空比DT而調(diào)節(jié)的電磁溢流閥202的閥關(guān)閉開始正時被延遲，由此縮短了電磁溢流閥202的閥關(guān)閉時間。因此，隨著高壓燃料泵200的燃料排放量的減少，燃料壓力P降低。
注意，高壓燃料泵200的控制并不限于利用占空比DT進行的控制。除了直接利用占空比DT來控制正時以關(guān)閉閥(電磁溢流閥)之外，還可以基于所需排放量來對滿足高壓燃料泵200所需的排放量的曲軸轉(zhuǎn)角進行計算，由此以直接控制電磁溢流閥202以在曲軸轉(zhuǎn)角到達所計算的轉(zhuǎn)角時關(guān)閉。當基于所需排放量來對滿足高壓燃料泵200所需的排放量的曲軸轉(zhuǎn)角進行計算時，對發(fā)動機轉(zhuǎn)速及高壓燃料的壓力予以考慮。相較于在常規(guī)情況下僅利用占空比進行反饋控制的情況，上述對對所需排放量來用于控制的利用可以在發(fā)動機轉(zhuǎn)速或高壓燃料的壓力改變時提高可控性。
以下，將參考圖3描述由作為根據(jù)本實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機ECU執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)。
在步驟(以下簡稱“S”)100，發(fā)動機ECU基于來自發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的信號對發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE進行檢測。在S110，發(fā)動機ECU基于來自加速器傳感器的信號對發(fā)動機的負載率進行檢測。發(fā)動機的負載率并不限于僅通過加速器踏板的位置來確定的值。
在S120，發(fā)動機ECU基于檢測的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE、負載率、以及預(yù)定映射圖等來判定發(fā)動機運轉(zhuǎn)區(qū)域在當前是否為怠速區(qū)域。如果判定發(fā)動機運轉(zhuǎn)區(qū)域在當前為怠速區(qū)域(在S120為“是”)，則處理進行至S130。否則(在S120為“否”)，處理進行至S180。
在S130，發(fā)動機ECU判定是否能夠執(zhí)行“供應(yīng)壓力控制”以使缸內(nèi)噴射器110以正常供應(yīng)壓力噴射燃料。例如，在沉積物蓄積在缸內(nèi)噴射器110的噴射孔內(nèi)的情況下，考慮以高壓燃料等噴掉沉積物，判定不能進行“供應(yīng)壓力控制”。如果能夠執(zhí)行“供應(yīng)壓力控制”以使缸內(nèi)噴射器110以正常供應(yīng)壓力噴射燃料(在S130為“是”)，則處理進行至S140。否則(在S130為“否”)，處理進行至S180。
在S140，發(fā)動機ECU向高壓燃料泵200，300輸出停止命令信號。具體而言，其輸出表征電磁溢流閥202的占空比DT為0％的控制信號。
在S150，發(fā)動機ECU檢測或者估計高壓輸送管112內(nèi)燃料的溫度T。為了進行估計，可以利用發(fā)動機溫度、冷卻劑溫度、發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)、以及運轉(zhuǎn)狀態(tài)的持續(xù)時間。此外，因為希望根據(jù)燃料的溫度來最終估計高壓輸送管112內(nèi)燃料的汽化程度，故可以設(shè)置成使用這些狀態(tài)量來直接估計燃料的汽化程度。
在S160，發(fā)動機ECU判定高壓輸送管112內(nèi)燃料的溫度T是否高于預(yù)定第一閾值T(0)。如果高壓輸送管112內(nèi)燃料的溫度T高于預(yù)定第一閾值T(0)(在S160為“是”)，則處理進行至S170。否則(在S160為“否”)，處理進行至S200。
在S170，發(fā)動機ECU判定高壓輸送管112內(nèi)燃料的溫度T是否高于預(yù)定第二閾值T(1)(T(0)＜T(1))。如果高壓輸送管112內(nèi)燃料的溫度T高于預(yù)定第二閾值T(1)(在S170為“是”)，則處理進行至S180。否則(在S170為“否”)，則處理進行至S190。
在S180，發(fā)動機ECU向高壓燃料泵200，300輸出驅(qū)動命令信號。具體而言，其輸出表征電磁溢流閥202的占空比DT不為0％的控制信號。
在S190，發(fā)動機ECU向壓力調(diào)節(jié)器102輸出控制信號以使燃料壓力增大為大于正常供應(yīng)壓力。因此，增大從供應(yīng)泵100向缸內(nèi)噴射器110供應(yīng)的燃料壓力。
注意，用于增大諸如低壓供應(yīng)管400之類的低壓燃料系統(tǒng)的管路內(nèi)燃料壓力的方法(即，供應(yīng)壓力增大方法)并不限于上述控制壓力調(diào)節(jié)器102的方法。
在S200，發(fā)動機ECU向壓力調(diào)節(jié)器102輸出控制信號以實現(xiàn)正常供應(yīng)壓力。
以下，將描述根據(jù)上述結(jié)構(gòu)及流程圖由作為本實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機ECU所控制的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)。
檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE及發(fā)動機負載率(S100，S110)，如果發(fā)動機的運轉(zhuǎn)區(qū)域當前為怠速區(qū)域(在S120為“是”)，則判定能否進行“供應(yīng)壓力控制”以使缸內(nèi)噴射器110以正常供應(yīng)壓力來噴射燃料(S130)。
當發(fā)動機當前處于怠速區(qū)域且能夠進行“供應(yīng)壓力控制”以使缸內(nèi)噴射器110以正常供應(yīng)壓力噴射燃料(在S120為“是”且在S130為“是”)時，臨時停止高壓燃料泵200和300(S140)。
<當燃料溫度T相對較低時> 當高壓輸送管112內(nèi)的燃料溫度T相對較低時(S160為“否”)，即使高壓輸送管112內(nèi)的燃料壓力降低，燃料的汽化程度也較小。由此進行控制使得供應(yīng)泵100的排放壓力與正常供應(yīng)壓力對應(yīng)。由此，能夠防止在高壓燃料泵200以及300中產(chǎn)生致動聲響，在高壓輸送管112內(nèi)將不會產(chǎn)生蒸汽。因此，能夠從缸內(nèi)噴射器110噴射所期望的燃料量，由此可防止不穩(wěn)定的燃料燃燒。
<當燃料溫度T處于T(0)與T(1)之間時> 當高壓輸送管112內(nèi)燃料的溫度T處于T(0)與T(1)之間時(在S160為“是”而在S170為“否”)，當高壓輸送管112內(nèi)的燃料壓力降低時，燃料的汽化程度變得相對較高。因此，進行控制使得來自供應(yīng)泵100的排放壓力大于正常供應(yīng)壓力。由此，可以防止在高壓燃料泵200，300中產(chǎn)生致動聲響，且不會在高壓輸送管112中產(chǎn)生蒸汽。因此，能夠從缸內(nèi)噴射器110噴射所期望的燃料量，由此可防止不穩(wěn)定的燃料燃燒。
<當燃料溫度T相對較高時> 當高壓輸送管112內(nèi)的燃料溫度T相對較高時(在S160為“是”且在S170為“是”)，如果高壓輸送管112內(nèi)燃料壓力降低，則燃料的汽化程度較高。因此，驅(qū)動高壓燃料泵200，300以向高壓輸送管112輸送高壓燃料。由此，盡管難以避免在高壓燃料泵200，300中產(chǎn)生致動聲響，但在高壓輸送管112內(nèi)不會產(chǎn)生蒸汽，由此能夠從缸內(nèi)噴射器110噴射所期望的燃料量，由此防止不穩(wěn)定的燃燒。
增大供應(yīng)壓力的方法并不限于上述改變壓力調(diào)節(jié)器102的設(shè)定壓力的方法?？梢允褂萌萘靠勺冃捅?能夠改變排放量)作為燃料泵來改變?nèi)剂吓欧帕浚瑫r，可以使用具有隨著流率的增大而增大壓力的特性的壓力調(diào)節(jié)器來增大燃料的壓力。此外，還可以使用容量可變型泵(能夠改變排放壓力)作為燃料泵。在此情況下，例如可以對驅(qū)動泵的電機的轉(zhuǎn)速進行反饋控制使得基于來自對供應(yīng)壓力進行檢測的壓力傳感器的信號而獲得目標壓力。此外，可以使用排放量而非排放壓力作為用于反饋控制的受控變量。注意，不考慮燃料泵的類型，只要采用如在上述實施例中其設(shè)定壓力可由發(fā)動機ECU控制的壓力調(diào)節(jié)器，就可增大供應(yīng)壓力。
如上所述，根據(jù)構(gòu)成本實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機ECU，在怠速期間，可以防止將高壓燃料供應(yīng)至缸內(nèi)噴射器的高壓燃料泵的致動聲響，還可以抑制在高壓管路系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，由此實現(xiàn)發(fā)動機中穩(wěn)定的燃燒。
<適于應(yīng)用本控制裝置的發(fā)動機(1)> 下面將對適于應(yīng)用本實施例中控制設(shè)備的發(fā)動機(1)進行說明。
參考圖4和圖5，現(xiàn)在將對各自表示了缸內(nèi)噴射器110與進氣歧管噴射器120之間燃料噴射比率的映射圖進行說明，該比率可以認為是與發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的信息。這里，兩個噴射器之間的燃料噴射比率還可以表示為從缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料量對噴射燃料的總量的比率，其被稱為“缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率”或者“DI(直噴)比率(r)”。這些映射圖儲存在發(fā)動機ECU的ROM中。圖4是針對發(fā)動機暖機狀態(tài)的映射圖，圖5是針對發(fā)動機冷機狀態(tài)的映射圖。
在圖4和圖5所示的映射圖中，橫坐標軸表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速，而縱坐標軸表示負載率，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率或DI比率r以百分數(shù)形式表示。
如圖4和圖5所示，針對由發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載率確定的各個運轉(zhuǎn)區(qū)域來設(shè)定DI比率r?！癉I比率r＝100％”表示僅使用缸內(nèi)噴射器110執(zhí)行燃料噴射的區(qū)域，而“DI比率r＝0％”表示僅使用進氣歧管噴射器120執(zhí)行燃料噴射的區(qū)域?！癉I比率r≠0％”、“DI比率r≠100％”和“0％＜DI比例r＜100％”各自表示使用缸內(nèi)噴射器110和進氣歧管噴射器120兩者來執(zhí)行燃料噴射的區(qū)域。大體上，缸內(nèi)噴射器110有利于提高輸出性能，而進氣歧管噴射器120有利于空氣燃料混合物的均勻性。取決于發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載率來適當選擇這兩種具有不同特性的噴射器，使得在發(fā)動機的常規(guī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)(除了例如怠速期間催化劑預(yù)熱狀態(tài)這樣的非常規(guī)狀態(tài)之外)下僅進行均勻燃燒。
此外，如圖4和圖5所示，在針對發(fā)動機暖機狀態(tài)的映射圖和針對冷機狀態(tài)的映射圖中分別限定缸內(nèi)噴射器110與進氣歧管噴射器120之間的燃料噴射比率，即DI比率r。這些映射圖被設(shè)置成表示了發(fā)動機的溫度改變時缸內(nèi)噴射器110和進氣歧管噴射器120的不同控制區(qū)域。當檢測到的發(fā)動機的溫度等于或高于預(yù)定溫度閾值時，選擇圖4所示針對暖機狀態(tài)的映射圖；否則選擇圖5所示針對冷機狀態(tài)的映射圖。根據(jù)所選的映射圖，并根據(jù)發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載率，來控制缸內(nèi)噴射器110和進氣歧管噴射器120中的一者或二者。
現(xiàn)在將對圖4和圖5中設(shè)定的發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載率進行說明。在圖4中，NE(1)設(shè)定為2500rpm到2700rpm，KL(1)設(shè)定為30％到50％，KL(2)設(shè)定為60％到90％。在圖5中，NE(3)設(shè)定為2900rpm到3100rpm。即，NE(1)＜NE(3)。圖4中的NE(2)以及圖5中的KL(3)和KL(4)也根據(jù)需要來設(shè)定。
在比較圖4和圖5時，圖5所示針對冷機狀態(tài)的映射圖中的NE(3)大于圖4所示針對暖機狀態(tài)的映射圖中的NE(1)。這表明，隨著發(fā)動機的溫度降低，進氣歧管噴射器120的控制區(qū)域擴展到包括更高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的區(qū)域。即，在發(fā)動機處于冷機狀態(tài)的情況下，不易在缸內(nèi)噴射器110的噴射孔中蓄積沉積物(即使未從缸內(nèi)噴射器110噴射燃料)。因此，可以將使用進氣歧管噴射器120執(zhí)行燃料噴射的區(qū)域擴展，從而提高均勻性。
在比較圖4和圖5時，在針對暖機狀態(tài)的映射圖中發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速為NE(1)或更高的區(qū)域中，以及在針對冷機狀態(tài)的映射圖中發(fā)動機轉(zhuǎn)速為NE(3)或更高的區(qū)域中，“DI比率r＝100％”。對于負載率而言，在針對暖機狀態(tài)的映射圖中負載率為KL(2)或更高的區(qū)域中，以及在針對冷機狀態(tài)的映射圖中負載率為KL(4)或更高的區(qū)域中，“DI比率r＝100％”。這意味著在預(yù)定的高發(fā)動機轉(zhuǎn)速區(qū)域中以及在預(yù)定的高發(fā)動機負載區(qū)域中僅使用缸內(nèi)噴射器110。即，在高轉(zhuǎn)速區(qū)域或高負載區(qū)域中，即使只使用缸內(nèi)噴射器110執(zhí)行燃料噴射，發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載較高，確保了足夠的進氣量，使得即使僅使用缸內(nèi)噴射器110也可以容易地獲得均勻的空氣燃料混合物。這樣，從缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料在燃燒室中伴隨著汽化潛熱(即從燃燒室吸收熱量)而霧化。因此，在壓縮末期，空氣燃料混合物的溫度降低，從而改進了抗爆震性能。此外，由于燃燒室內(nèi)的溫度降低，所以進氣效率提高，可以得到高功率輸出。
在圖4中針對暖機狀態(tài)的映射圖中，當負載率為KL(1)或更小時，也僅使用缸內(nèi)噴射器110執(zhí)行燃料噴射。這表明當發(fā)動機的溫度較高時，在預(yù)定的低負載區(qū)域中僅使用缸內(nèi)噴射器110。當發(fā)動機處于暖機狀態(tài)時，容易在缸內(nèi)噴射器110的噴射孔中蓄積沉積物。但是，在使用缸內(nèi)噴射器110執(zhí)行燃料噴射時，可以降低噴射孔的溫度，從而防止沉積物蓄積。此外，還可以在防止缸內(nèi)噴射器110堵塞的同時確保其最小燃料噴射量。因此在相關(guān)區(qū)域僅使用缸內(nèi)噴射器110。
在比較圖4和圖5時，只有在圖5中針對冷機狀態(tài)的映射圖中才存在“DI比率r＝0％”的區(qū)域。這表明當發(fā)動機的溫度較低時，在預(yù)定的低負載區(qū)域(KL(3)或更低)中僅使用進氣歧管噴射器120來執(zhí)行燃料噴射。當發(fā)動機處于冷機狀態(tài)、負載較低且進氣量較小時，不容易發(fā)生燃料霧化。在這樣的區(qū)域中，難以通過從缸內(nèi)噴射器110噴射燃料來確保良好的燃燒。此外，特別是在低負載和低轉(zhuǎn)速區(qū)域，不需要使用缸內(nèi)噴射器110獲得高輸出。因此，在相關(guān)區(qū)域中僅使用進氣歧管噴射器120來執(zhí)行燃料噴射，而不使用缸內(nèi)噴射器110。
此外，在除了常規(guī)工作之外的工作中，即在發(fā)動機怠速期間的催化劑預(yù)熱狀態(tài)下(非常規(guī)工作狀態(tài))，控制缸內(nèi)噴射器110來執(zhí)行層狀燃燒。通過在催化劑預(yù)熱操作期間進行層狀燃燒，可以促進催化劑的預(yù)熱，因此改善排氣排放。
<適于應(yīng)用本控制設(shè)備的發(fā)動機(2)> 下文中，將對適于應(yīng)用本實施例的控制設(shè)備的發(fā)動機(2)進行說明。在下面對發(fā)動機(2)的說明中，與發(fā)動機(1)中類似的設(shè)置將不再重復(fù)。
參考圖6和圖7，對各自圖示了缸內(nèi)噴射器110與進氣歧管噴射器120之間燃料噴射比率的映射圖進行說明，該比率可以認為是與發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的信息。這些映射圖儲存在發(fā)動機ECU的ROM中。圖6是針對發(fā)動機10暖機狀態(tài)的映射圖，圖7是針對發(fā)動機10冷機狀態(tài)的映射圖。
圖6和圖7與圖4和圖5在以下方面不同。在針對暖機狀態(tài)的映射圖中發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速等于或高于NE(1)的區(qū)域中，以及在針對冷機狀態(tài)的映射圖中發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為NE(3)或更高的區(qū)域中，保持“DI比率r＝100％”。此外，除了低速區(qū)域外，在針對暖機狀態(tài)的映射圖中負載率為KL(2)或更高的區(qū)域中，以及在針對冷機狀態(tài)的映射圖中負載率為KL(4)或更高的區(qū)域中，保持“DI比率r＝100％”。這表明在發(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執(zhí)行燃料噴射，并且在發(fā)動機負載處于預(yù)定高水平的區(qū)域中通常只使用缸內(nèi)噴射器110執(zhí)行燃料噴射。但是，在低轉(zhuǎn)速高負載區(qū)域，從缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料形成的空氣燃料混合物的混合性較差，燃燒室中這種不均勻的空氣燃料混合物可能造成不穩(wěn)定的燃燒。因此，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速增高，這種問題不容易發(fā)生，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率也升高；而隨著發(fā)動機負載升高，這種問題容易發(fā)生，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率降低。缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率，即DI比率r的這些變化由圖6和圖7中的十字箭頭表示。這樣，可以抑制因不穩(wěn)定燃燒引起的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩變化。注意，這些措施大體上相當于這樣的措施隨著發(fā)動機的狀態(tài)向預(yù)定低轉(zhuǎn)速區(qū)域移動而減小缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率，或者隨著發(fā)動機的狀態(tài)向預(yù)定低負載區(qū)域移動而增大缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射比率。此外，除了有關(guān)區(qū)域(由圖6和圖7中的十字箭頭表示)外，在僅使用缸內(nèi)噴射器110執(zhí)行燃料噴射的區(qū)域(在高轉(zhuǎn)速側(cè)和低負載側(cè))中，即使在僅使用缸內(nèi)噴射器110執(zhí)行燃料噴射時也容易獲得均勻的空氣燃料混合物。在此情況下，從缸內(nèi)噴射器110噴射的燃料在燃燒室中伴隨著汽化潛熱(通過從燃燒室中吸收熱量)而霧化。因此，在壓縮側(cè)，空氣燃料混合物的溫度下降，因此提高了防爆震性能。此外，通過降低燃燒室的溫度，提高了進氣效率，得到較高功率輸出。
在結(jié)合圖4-7說明的發(fā)動機中，通過將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在進氣沖程中而獲得了均勻燃燒，而通過將其設(shè)定在壓縮沖程中而實現(xiàn)了層狀燃燒。即，在將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在壓縮沖程中時，火花塞周圍局部地布置了濃的空氣燃料混合物，使得對燃燒室中的整體為稀的空氣燃料混合物進行點火以實現(xiàn)層狀燃燒。即使將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在進氣沖程中，如果能夠在火花塞周圍局部獲得濃的空氣燃料混合物，也可以實現(xiàn)層狀燃燒。
此處所述的層狀燃燒包括層狀燃燒和半層狀燃燒兩者。在半層狀燃燒中，進氣歧管噴射器120在進氣沖程中噴射燃料，從而在整個燃燒室中產(chǎn)生稀且均勻的空氣燃料混合物，然后缸內(nèi)噴射器110在壓縮沖程中噴射燃料，從而在火花塞周圍產(chǎn)生濃的空氣燃料混合物，以改善燃燒狀態(tài)。由于下述原因，在催化劑預(yù)熱操作中優(yōu)選采用這種半層狀燃燒。在催化劑預(yù)熱操作中，必須將點火正時顯著延遲并保持良好的燃燒狀態(tài)(怠速狀態(tài))，以使高溫燃燒氣體到達催化劑。此外，還必須供給一定量的燃料。如果采用層狀燃燒來滿足這些要求，則燃料量會不足。如果采用均勻燃燒，則與層狀燃燒的情況相比，為保持良好燃燒所用的延遲量較小。因為這些原因，盡管可以采用層狀燃燒或半層狀燃燒中的任一種，但在催化劑預(yù)熱操作中優(yōu)選采用上述半層狀燃燒。
此外，在結(jié)合圖4-7說明的發(fā)動機中，缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時在進氣沖程中設(shè)定在與幾乎整個區(qū)域?qū)?yīng)的基本區(qū)域中(這里，基本區(qū)域指除了通過下述方式執(zhí)行半層狀燃燒的區(qū)域之外的區(qū)域，在所述方式中，在進氣沖程中由進氣歧管噴射器120噴射燃料并在壓縮沖程中由缸內(nèi)噴射器110噴射燃料，此外，所述半層狀燃燒只在催化劑預(yù)熱狀態(tài)下執(zhí)行)。但是，由于下述原因，可以將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時暫時設(shè)定在壓縮沖程中以使燃燒穩(wěn)定。
在將缸內(nèi)噴射器110的燃料噴射正時設(shè)定在壓縮沖程中時，通過噴射的燃料使空氣燃料混合物冷卻，同時氣缸中的溫度相對較高。這提高了冷卻效果并因此提高了抗爆震性能。此外，在將缸內(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時間較短，這確保了所噴射的燃料強勁的滲透性，從而增大了燃燒速率。抗爆震性能的提高和燃燒速率的增大可以防止燃燒中的波動，從而提高了燃燒穩(wěn)定性。
此外，無論發(fā)動機的溫度如何(即，無論發(fā)動機處于暖機狀態(tài)還是冷機狀態(tài))，都可以在怠速停止(idle-off)狀態(tài)期間(當?shù)∷匍_關(guān)關(guān)斷時，或者當壓下加速器踏板時)使用圖4或圖6所示針對暖機狀態(tài)的映射圖(無論發(fā)動機處于冷機狀態(tài)還是暖機狀態(tài)，在低負載區(qū)域中都使用缸內(nèi)噴射器110)。
應(yīng)當理解，這里所公開的實施例在任何方面都是示例性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求項而不是由上述描述來限定，并應(yīng)當理解為包括了落在與權(quán)利要求項相等同的范圍和范圍內(nèi)的任何修改。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機包括將燃料從燃料箱向燃料噴射機構(gòu)供應(yīng)的低壓泵以及設(shè)置在所述低壓泵與所述燃料噴射機構(gòu)之間并對所供應(yīng)的燃料進行增壓的高壓泵，所述控制設(shè)備包括
檢測部，其對所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況進行檢測；
燃料狀態(tài)檢測部，其對將所述高壓泵與所述燃料噴射機構(gòu)相連接的管路中的燃料狀態(tài)進行檢測；以及
控制部，其控制所述低壓泵以及所述高壓泵，
所述控制部控制所述低壓泵以及所述高壓泵，使得當檢測到所述怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，根據(jù)所述管路中的燃料狀態(tài)來調(diào)節(jié)從所述高壓泵排放的燃料壓力以及從所述低壓泵排放的燃料壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述燃料狀態(tài)檢測部對所述管路中的燃料的汽化狀態(tài)進行檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述燃料狀態(tài)檢測部根據(jù)所述內(nèi)燃機的溫度、所述管路中的燃料的溫度、所述內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及所述內(nèi)燃機的負載中的至少一者來對所述汽化狀態(tài)進行檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述燃料狀態(tài)檢測部根據(jù)由所述內(nèi)燃機的溫度、所述管路中的燃料的溫度、所述內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及所述內(nèi)燃機的負載中的至少一者所確定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的持續(xù)時間來對所述汽化狀態(tài)進行檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述控制部控制所述高壓泵，使得在所述管路中的燃料的汽化程度為大的情況下，增大從所述高壓泵排放的燃料的壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述控制部控制所述高壓泵以及所述低壓泵，使得在所述管路中的燃料的汽化程度為小的情況下，停止對從所述高壓泵排放的燃料的增壓，并根據(jù)所述汽化程度對從所述低壓泵排放的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述控制部控制所述低壓泵，使得在所述管路中的燃料的汽化程度為小的情況下，在所述汽化程度相對更大時，比在所述汽化程度相對更小時，增大從所述低壓泵排放的燃料的壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
包括所述低壓泵的低壓燃料管路系統(tǒng)形成在所述燃料系統(tǒng)中，并且
所述低壓燃料管路系統(tǒng)被配置為允許對管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述低壓泵是排放量可控的泵，并且
所述控制部通過根據(jù)流率而改變壓力的機構(gòu)來對所述低壓燃料管路系統(tǒng)的管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述機構(gòu)是在所述流率增大時增大壓力的壓力調(diào)節(jié)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述控制部利用可變壓力調(diào)節(jié)器來對所述低壓燃料管路系統(tǒng)的管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述燃料噴射機構(gòu)是將燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機構(gòu)，并且
所述內(nèi)燃機還包括將燃料噴入進氣歧管的第二燃料噴射機構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)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)是進氣歧管噴射器。
14.一種內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機包括將燃料從燃料箱向燃料噴射機構(gòu)供應(yīng)的低壓泵以及設(shè)置在所述低壓泵與所述燃料噴射機構(gòu)之間并對所供應(yīng)的燃料進行增壓的高壓泵，所述控制設(shè)備包括
檢測裝置，其用于對所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況進行檢測；
燃料狀態(tài)檢測裝置，其用于對將所述高壓泵與所述燃料噴射機構(gòu)相連接的管路中的燃料狀態(tài)進行檢測；以及
控制裝置，其用于控制所述低壓泵以及所述高壓泵，
所述控制裝置包括用于控制所述低壓泵以及所述高壓泵、使得當檢測到所述怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時根據(jù)所述管路中的燃料狀態(tài)來調(diào)節(jié)從所述高壓泵排放的燃料壓力以及從所述低壓泵排放的燃料壓力的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述燃料狀態(tài)檢測裝置包括用于對所述管路中的燃料的汽化狀態(tài)進行檢測的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述燃料狀態(tài)檢測裝置包括用于根據(jù)所述內(nèi)燃機的溫度、所述管路中的燃料的溫度、所述內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及所述內(nèi)燃機的負載中的至少一者來對所述汽化狀態(tài)進行檢測的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述燃料狀態(tài)檢測裝置包括用于根據(jù)由所述內(nèi)燃機的溫度、所述管路中的燃料的溫度、所述內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及所述內(nèi)燃機的負載中的至少一者所確定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的持續(xù)時間來對所述汽化狀態(tài)進行檢測的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述控制裝置包括用于控制所述高壓泵、使得在所述管路中的燃料的汽化程度為大的情況下增大從所述高壓泵排放的燃料的壓力的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述控制裝置包括用于控制所述高壓泵以及所述低壓泵、使得在所述管路中的燃料的汽化程度為小的情況下停止對從所述高壓泵排放的燃料的增壓并根據(jù)所述汽化程度對從所述低壓泵排放的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述控制裝置包括用于控制所述低壓泵、使得在所述管路中的燃料的汽化程度為小的情況下、在所述汽化程度相對更大時比在所述汽化程度相對更小時增大從所述低壓泵排放的燃料的壓力的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
包括所述低壓泵的低壓燃料管路系統(tǒng)形成在所述燃料系統(tǒng)中，并且
所述低壓燃料管路系統(tǒng)被配置為允許對管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述低壓泵是排放量可控的泵，并且
所述控制裝置通過根據(jù)流率而改變壓力的機構(gòu)來對所述低壓燃料管路系統(tǒng)的管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述機構(gòu)是在所述流率增大時增大壓力的壓力調(diào)節(jié)器。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述控制裝置利用可變壓力調(diào)節(jié)器來對所述低壓燃料管路系統(tǒng)的管路中的燃料的壓力進行調(diào)節(jié)。
25.根據(jù)權(quán)利要求14-24中任一項所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中，
所述燃料噴射機構(gòu)是將燃料噴入氣缸的第一燃料噴射機構(gòu)，并且
所述內(nèi)燃機還包括將燃料噴入進氣歧管的第二燃料噴射機構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)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)是進氣歧管噴射器。
27.一種內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃機包括將燃料從燃料箱向燃料噴射機構(gòu)供應(yīng)的低壓泵以及設(shè)置在所述低壓泵與所述燃料噴射機構(gòu)之間并對所供應(yīng)的燃料進行增壓的高壓泵，
所述控制設(shè)備包括電子控制單元(ECU)，
所述電子控制單元(ECU)
對所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況進行檢測，
對將所述高壓泵與所述燃料噴射機構(gòu)相連接的管路中的燃料狀態(tài)進行檢測，并且
控制所述低壓泵以及所述高壓泵，使得當檢測到所述怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，根據(jù)所述管路中的燃料狀態(tài)來調(diào)節(jié)從所述高壓泵排放的燃料壓力以及從所述低壓泵排放的燃料壓力。
全文摘要
一種發(fā)動機ECU，其執(zhí)行包括以下步驟的程序?qū)Πl(fā)動機轉(zhuǎn)速NE及發(fā)動機負載進行檢測的步驟(S100，S110)，判定在怠速期間(S120為“是”)是否能夠從缸內(nèi)噴射器以正常供應(yīng)壓力噴射燃料的步驟(S130)，對高壓輸送管內(nèi)的燃料溫度T進行檢測或估計的步驟(S150)，當燃料溫度T不大于T(0)(在S160為“否”)時停止高壓燃料泵并從缸內(nèi)噴射器以正常供應(yīng)壓力噴射燃料的步驟(S200)，當燃料溫度T大于T(0)但不大于T(1)(在S160為“是”而在S170為“否”)時停止高壓燃料泵并以大于正常供應(yīng)壓力的壓力噴射燃料的步驟(8190)，以及當燃料溫度T大于T(1)(在S170為“是”)時驅(qū)動高壓燃料泵來以高壓噴射燃料的步驟(S180)。
文檔編號F02D35/00GK101258313SQ20068002432
公開日2008年9月3日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月6日
發(fā)明者益城善一郎 申請人:豐田自動車株式會社