CN100529370C - 用于内燃机的状态判定设备 - Google Patents

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Abstract

发动机ECU执行的程序包括以下步骤：当在DI比率r＝100%的区域、DI比率r＝0%的区域、0%＜DI比率r＜100%的区域的全部区域中喷射器被判定为异常的次数(异常判定计数C)大于阀值C(0)时(S202为是)将气流计判定为异常(S204)，并当在至少任一个区域中异常判定计数C小于阀值C(0)时(S202为否)将气流计判定为正常(S206)。

Description

用于内燃机的状态判定设备
技术领域
本发明涉及用于内燃机的状态判定设备，所述内燃机包括将燃料喷射到气缸中的燃料喷射机构(缸内喷射器)和将燃料喷射到进气歧管或进气口中的燃料喷射机构(进气歧管喷射器)，并更具体而言，涉及一种基于燃料喷射机构的状态来判定检测进气量的检测单元(气流计)的状态的技术。
背景技术
设置有用于将燃料喷射到进气歧管中的进气歧管喷射器和用于将燃料喷射到燃烧室中的缸内喷射器的内燃机是公知的。
日本专利早期公开No.2000-274296揭示了一种用于内燃机的燃料喷射控制设备，该内燃机包括将燃料直接喷射到每个气缸的燃烧室中的主燃料喷射阀，和位于每个气缸的分支部分上游处的进气歧管中的辅助燃料喷射阀，该燃料喷射控制设备用于诊断从辅助燃料喷射阀的燃料喷射量的不足。日本专利早期公开No.2000-274296中揭示的燃料喷射控制设备控制直接喷射火花点火式内燃机，其包括将燃料直接喷射到燃烧室中的主燃料喷射阀。内燃机设置有与主燃料喷射阀相独立的、能够将燃料喷射到进气歧管中的辅助燃料喷射阀，且燃料喷射控制设备包括切换控制单元，其在预定的运行状况下致动辅助燃料喷射阀，以在设定其两者之间比例的情况下通过主燃料喷射阀和辅助燃料喷射阀将燃料供应至发动机；空燃比检测单元，其检测预定运行状况下的空燃比；和辅助燃料喷射阀诊断单元，其基于在预定运行状况下检测的空燃比来诊断辅助燃料喷射阀的异常。
根据此公开中所揭示的燃料喷射控制设备，当在预定运行状况下来自辅助燃料喷射阀的燃料喷射量不足时，空燃比相对于预设空燃比变得更稀。空燃比检测单元检测空燃比的这种改变，使得辅助燃料喷射阀诊断单元可以将辅助燃料喷射阀诊断为异常。
根据日本专利早期公开No.2000-274296的燃料喷射控制设备仅诊断辅助燃料喷射阀的异常。同时，可以通过在仅从主燃料喷射阀喷射燃料的运行状况下观察空燃比来类似地诊断主燃料喷射阀的异常。通常，基于内燃机中的进气量判定燃料喷射量。因此，当由于气流计(进气量检测传感器)中的异常而检测到错误的进气量时，空燃比可能偏离期望空燃比。但是，日本专利早期公开No.2000-274296没有包括对进气量检测传感器的判定的说明。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于内燃机的状态判定设备，其能够判定检测吸入到内燃机中的空气量的进气量检测传感器的状态。
根据本发明的用于内燃机的状态判定设备判定内燃机的状态，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。所述用于内燃机的状态判定设备包括：第一控制单元，其控制所述燃料喷射机构使得在第一喷射区域中仅从所述第一燃料喷射机构喷射燃料；第二控制单元，其控制所述燃料喷射机构使得在第二喷射区域中仅从所述第二燃料喷射机构喷射燃料；第三控制单元，其控制所述燃料喷射机构使得在第三喷射区域中从所述第一燃料喷射机构和所述第二燃料喷射机构喷射燃料；进气量检测单元，其检测吸入到所述内燃机中的空气量；计算单元，其基于所述空气量计算从所述燃料喷射机构喷射的燃料喷射量；空燃比检测单元，其检测空燃比；第一判定单元，其基于在所述第一喷射区域、所述第二喷射区域和所述第三喷射区域中的至少两个喷射区域中的所述空燃比来判定所述燃料喷射机构的状态；和第二判定单元，其基于由所述第一判定单元得到的判定结果来判定所述进气量检测单元的状态。
根据本发明，每个控制单元控制燃料喷射机构，使得在第一燃料喷射区域中仅从第一燃料喷射机构喷射燃料，使得在第二喷射区域中仅从第二燃料喷射机构喷射燃料。进气量检测单元(进气量检测传感器)检测吸入到内燃机中的空气量，基于该空气量计算从燃料喷射机构喷射的燃料量。检测空燃比，并基于该空燃比判定在至少两个喷射区域中燃料喷射机构的状态。例如，如果空燃比与期望的空燃比(例如，理论空燃比)不同，则将燃料喷射机构判定为异常。这里，如果进气量检测传感器异常而检测到错误的空气量，则在全部喷射区域中的喷射量可能都与期望的喷射量不同。因此，在全部区域中的空燃比可能都与期望的空燃比不同。所以，如果在已经由第一判定单元判定了第一燃料喷射机构的状态的全部喷射区域中燃料喷射机构被判定为异常的次数大于预定次数(包括“0”)，则将进气量检测传感器判定为异常。这样，可以提供一种用于内燃机的状态判定设备，其能够判定进气量检测传感器的状态。
优选地，在已经由所述第一判定单元判定了所述燃料喷射机构的状态的全部喷射区域中当所述燃料喷射机构被判定为异常的次数大于预定次数时，所述第二判定单元判定所述进气量检测单元异常。
根据本发明，如果进气量检测传感器异常，则在全部区域中空燃比都与期望的空燃比不同，并且燃料喷射机构可能被判定为异常。在这种情况下将进气量检测传感器判定为异常。可以这样判定进气量检测传感器的异常。
优选地，在所述第一喷射区域、所述第二喷射区域和所述第三喷射区域中的至少一个喷射区域中当所述燃料喷射机构被判定为异常的次数小于预定次数时，所述第二判定单元判定所述进气量检测单元正常。
根据本发明，在其中燃料喷射机构被判定为异常的次数小于预定次数的喷射区域中，容易计算合适的燃料喷射量。因此，如果仅存在一个这样的区域，则判定进气量检测单元判定正常。这样可以判定进气量检测单元的状态。
优选地，所述用于状态判定设备还包括第三判定单元，在所述燃料喷射机构被所述第一判定单元判定为异常的次数大于预定次数的喷射区域中当从所述燃料喷射机构进行燃料喷射的实际时段与预定时段之间的偏差大于预定偏差时，所述第三判定单元判定所述燃料喷射机构异常。
根据本发明，在燃料喷射机构被第一判定单元判定为异常的次数大于预定次数的喷射区域中当从燃料喷射机构进行燃料喷射的实际时段与预定时段之间的偏差大于预定偏差时，第三判定单元判定判定燃料喷射机构异常。这样可以判定燃料喷射机构是否异常。
优选地，所述第一燃料喷射机构是缸内喷射器，且所述第二燃料喷射机构是进气歧管喷射器。
根据本发明，在其中用作第一燃料喷射机构的缸内喷射器和用作第二燃料喷射机构的进气歧管喷射器被独立地设置为以其间设定的比率喷射燃料的内燃机中，可以判定进气量检测传感器的状态。
优选地，所述进气量检测单元是气流计。
根据本发明，可以判定气流计的状态。
附图说明
图1是由根据本发明第一实施例的状态判定设备控制的发动机系统的示意性结构图。
图2和图3分别图示了存储在用作根据本发明第一实施例的状态判定设备的发动机ECU中的暖态和冷态下的DI比率映射图。
图4示出了存储在用作根据本发明第一实施例的状态判定设备的发动机ECU中的燃料喷射量的学习区域的第一图。
图5示出了存储在用作根据本发明第一实施例的状态判定设备的发动机ECU中的燃料喷射量的学习区域的第二图。
图6示出了在各个喷射区域中已经为各个学习区域计算了学习值的状态。
图7是第一流程图，其示出了由用作根据本发明第一实施例的状态判定设备的发动机ECU执行的程序的控制结构。
图8示出了用作根据本发明第一实施例的状态判定设备的发动机ECU的由DI计数器、PFI计数器和DUAL计数器为各个喷射区域计数的异常判定计数C。
图9是第二流程图，其示出了由用作根据本发明第一实施例的状态判定设备的发动机ECU执行的程序的控制结构。
图10和图11分别图示了在存储在用作根据本发明第二实施例的状态判定设备的发动机ECU中的暖态和冷态下的DI比率映射图。
具体实施方式
此后将参考附图描述本发明的实施例。相同元件安排有相同标号。它们的标记和功能也相同。因此，将不重复其详细说明。
第一实施例
图1示例性地示出了由发动机ECU(电子控制单元)控制的发动机系统的构造，发动机ECU是根据本发明第一实施例的内燃机的状态判定设备。虽然图1中示出了直列式四缸汽油发动机，但是本发明的应用并不限于所示的发动机，而且本发明可以应用于诸如V型六缸发动机、V型八缸发动机之类的各种类型的发动机。
如图1所示，发动机10包括四个气缸112，其经由相应的进气歧管20连接到共用的稳压罐30。稳压罐30经由进气管40连接到空气滤清器50。在进气管40中，布置了由电机70驱动的气流计42和节气门70。节气门70基于发动机ECU 300的输出信号，独立于加速踏板100来控制其开度位置。气缸112连接到共用的排气歧管80，排气歧管80接着连接到三元催化转换器90。
对于每个气缸112，设置了用于将燃料喷射到气缸中的缸内喷射器116和用于将燃料喷射到进气口和/或进气歧管的进气歧管喷射器120。基于发动机ECU 300的输出信号控制这些喷射器110、120。燃料输送管130经由止回阀140连接到发动机驱动式的高压燃料泵150，止回阀140允许朝向燃料输送管130的流动。在本实施例中，将对分别地设置有两个喷射器的内燃机进行说明，不过，本发明不限于此。例如，内燃机可以具有能够执行缸内喷射和进气歧管喷射两者的单个喷射器。
如图1所示，高压燃料泵150的排放侧经由电磁溢流阀152连接到高压燃料泵150的吸入侧。燃料输送管160和高压燃料泵150经由共用的燃料压力调节器170连接到电机驱动式低压燃料泵180。此外，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被设置成，当从低压燃料泵180排放的燃料的压力变得高于预设燃料压力时，将从低压燃料泵180排放的燃料的一部分返回到燃料箱200。这防止了供应至进气歧管喷射器120的燃料的压力以及供应到高压燃料泵150的燃料的压力变得高于预设燃料压力。
发动机ECU 300构造有数字计算机，其包括ROM(只读存储器)320、RAM(随机访问存储器)330、CPU(中央处理单元)340、输入端口350、和输出端口360，它们经由双向总线310互相连接。
气流计42产生与进气量成比例的输出电压，且气流计42的输出电压仅由A/D转换器370输入到输入端口350。冷却剂温度传感器380附装到发动机10，其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输入到输入端口350。
燃料压力传感器400附装到燃料输送管130，其产生与燃料输送管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输入到输入端口350。
在本实施例的发动机系统中的空燃比传感器420是全范围空燃比传感器(线性空燃比传感器)，其产生与发动机10中燃烧的空燃混合物的空燃比成比例的输出电压。作为空燃比传感器420，可以使用O2传感器，其以开/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空燃比是浓还是稀。
在本实施例中，发动机ECU 300基于空燃比传感器420的输出电压计算对于总燃料喷射量的反馈修正量。此外，当满足预定的学习条件时，发动机ECU 300计算反馈修正量的学习值(表示相对于燃料喷射量的恒定偏离的值)。在通过使用进气量作为参数预定的学习区域中，执行反馈修正量及其学习值的计算。将在下文详细描述学习区域。
在本实施例中，当空燃比是稀(比理论空燃比稀)时，计算更大的反馈修正量。当空燃比是浓(比理论空燃比浓)时，计算更小的反馈修正量。这里，因为一种公知的通用计数被用作计算反馈修正量的方法，所以将不再重复其详细说明。
当满足预定的学习条件时，通过对先前计算的学习值加入或减去基于图确定的更新量来计算学习值。预定的学习条件包括例如，反馈修正量的平均值(控制中值)小于阀值(1)或大于阀值(2)  (阀值(2)＞阀值(1))。
当燃料喷射量过多时(当实际燃料喷射量大于目标燃料喷射量时)，计算更小的学习值。在另一方面，当燃料喷射量不足时(当实际燃料喷射量小于目标燃料喷射量时)，计算更大的学习值。这里，因为一种公知的通用技术被用作计算学习值的方法，所以将不再重复其详细说明。
基于反馈修正量和学习值修正燃料喷射量。具体而言，当反馈修正量和学习值更大时，增大燃料喷射量。同时，当反馈修正量和学习值更小时，减小燃料喷射量。在本实施例中，将用于燃料喷射量的修正量(此后，也称作燃料修正量)计算为反馈修正量和学习值的和。
加速踏板100连接到加速位置传感器440，其产生与加速踏板100的下压程度成比例的输出电压。加速位置传感器400的输出电压经由A/D转换器450输入到输入端口350。产生表示发动机转速的输出脉冲的发动机转速传感器460连接至输入端口350。发动机ECU 300的ROM 320以图的形式预先存储了基于由上述加速位置传感器440和发动机转速传感器460分别获得的发动机负载率和发动机转速而与运行状态(例如进气量)相对应地设定的燃料喷射量的值，以及基于发动机冷却剂温度的修正值。
参考图2和图3，将描述每个表示缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间燃料喷射比率(此后，也称作DI比率(r))的图，其也被视为与发动机10的运行状态相关的信息。这些图存储在发动机ECU 300的ROM 320中。图2是发动机10的暖态的图，图3是发动机10的冷态的图。
在图2和3所示的图中，用表示发动机10的发动机转速的水平轴和表示负载率的竖直轴，以百分比表示缸内喷射器110的燃料喷射比率，或DI比率r。
如图2和3所示，对于由发动机10的发动机转速和负载率确定的每个运行区域设定DI比率r。“DI比率r＝100％”表示仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射的区域，“DI比率r＝0％”表示仅使用进气歧管喷射器120进行燃料喷射的区域。“DI比率r≠0％”、“DI比率r≠100％”和“0％＜DI比率r＜100％”每个都表示使用缸内喷射器110和进气歧管喷射器120两者进行燃料喷射的区域。通常，缸内喷射器110有助于输出性能的提高，而进气歧管喷射器120有助于空燃混合物的均匀。根据发动机10的发动机转速和负载率合适地选择具有不同特性的这两种喷射器，使得在发动机10的普通运行状态(除了例如怠速期间的催化剂预热状态之类的非普通运行状态之外)下仅进行均匀燃烧。
此外，如图2和3所示，缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比率，或DI比率r在发动机的用于暖态的图中和用于冷态的图中分别界定。这些图被设置成表示随着发动机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。当所检测的发动机10的温度等于或高于预定温度阀值时，选择如图2所示的用于暖态的图；否则，选择如图3所示的用于冷态的图。基于所选择的图病根据发动机10的发动机转速和负载率，控制缸内喷射器110和进气歧管喷射器120中的一者或两者。
在本实施例中，基于DI比率r将从缸内喷射器110喷射的燃料喷射量和从进气歧管喷射器120喷射的燃料喷射量确定为使得总燃料喷射量达到期望喷射量。
现在将描述在图2和3中设定的发动机10的发动机转速和负载率。在图2中，NE(1)被设定为2500rpm至2700rpm，KL(1)被设定为30％至50％，KL(2)被设定为60％至90％。在图3中，NE(3)被设定为2900rpm至3100rpm。即，NE(1)＜NE(3)。图2中的NE(2)以及图3中的KL(3)和KL(4)也被合适地设定。
当比较图2和图3时，如图3所示的用于冷态的图的NE(3)大于如图2所示的用于暖态的图的NE(1)。这表示，随着发动机10的温度降低，进气气缸喷射器120的控制区域扩展以包括更高发动机转速的区域。即，再发动机10较冷的情况下，沉积物不容易蓄积在缸内喷射器110的喷射孔中(即使不从缸内喷射器110喷射燃料)。于是，使用进气歧管喷射器120进行燃料喷射的区域可以扩展，以从而提高均匀性。
当比较图2和图3时，“DI比率r＝100％”在用于暖态的图中位于发动机10的发动机转速是NE(1)或更高的区域中，在用于冷态的图中位于发动机10的发动机转速是NE(3)或更高的区域中。关于负载率，“DI比率r＝100％”在用于暖态的图中位于负载率是KL(2)或更大的区域中，在用于冷态的图中位于负载率是KL(4)或更大的区域中。这意味着在预定高发动机转速的区域中和在预定高发动机负载的区域中仅使用缸内喷射器110。即，在高转速区域或高负载区域中，即使仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射，发动机10的发动机转速和负载也较高，确保了充足的进气量，由此即使仅使用缸内喷射器110也能够容易地获得均匀的空燃混合物。以此方式，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室雾化，其涉及汽化潜热(或者，从燃烧室吸收热量)。因此，在压缩末端处空燃混合物的温度降低，从而提高了防爆震性能。此外，因为燃烧室内的温度降低，所以提高了进气效率，由此产生较高的动力输出。
在图2的用于暖态的图中，当负载率是KL(1)或更小时，仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射。这表明当发动机10的温度较高时在预定低负载区域中仅使用缸内喷射器110。当发动机10处于暖态时，沉积物容易蓄积在缸内喷射器110的喷射孔中。但是，当使用缸内喷射器110进行燃料喷射时，可以降低喷射孔的温度，由此防止沉积物的蓄积。此外，在确保缸内喷射器110的最小燃料喷射量的同时可防止其阻塞。因此，在相关区域中仅使用缸内喷射器110。
当对比图2和图3时，仅在图3中用于冷态的图中存在“DI比率r＝0％”的区域。这表明当发动机的温度较低时在预定低负载区域(KL(3)或更小)中仅使用进气歧管喷射器120进行燃料喷射。当发动机较冷、负载较低、且进气量较小时，不太容易产生燃料的雾化。在该区域中，难以利用缸内喷射器110的燃料喷射来确保有利的燃烧。此外，特别是在低负载低速区域中，不需要使用缸内喷射器110的高输出。因此，在相关区域中，仅使用进气歧管喷射器120而非缸内喷射器110来进行燃料喷射。
此外，在除了普通运行之外的其他运行中，或者在发动机10怠速期间的催化剂预热状态(非普通运行状态)下，控制缸内喷射器110以进行分层进气燃烧。通过在催化剂预热运行期间进行层状燃烧，可以促进催化剂的预热，并由此改善排气排放。
参考图4和图5，现在将描述计算反馈修正量及其学习值的学习区域。图4示出了用于暖态的图中的学习区域，而图5示出了用于冷态的图中的学习区域。
在图4和图5中，由点划线划界的互相相邻的区域表示学习区域。根据进气量来划分学习区域。因为气流计42随着进气量而不同，所以根据进气量设定学习区域。
在本实施例中，设置了四个学习区域，即学习区域(1)至(4)。进气量在学习区域(1)中最大，在学习区域(2)中其次，在学习区域(3)中再次，而在学习区域(4)中最小。注意，学习区域的数量不限于四。
在本实施例中，不仅对每个学习区域而且还对每个喷射区域(DI比率r＝100％的区域，0％＜DI比率r＜100％的区域，和DI比率r＝0％的区域＝计算反馈修正量及其学习值。换言之，在每个喷射区域中对每个学习区域计算反馈修正量，并且与喷射区域和学习区域相对应地计算学习值，如图6所示。图6示出了其中在每个喷射区域中已经为每个学习区域计算了一个学习值的状态。在图6中，方块表示DI比率r＝100％的区域中的学习值，圆点表示0％＜DI比率r＜100％的区域中的学习值，而三角形表示DI比率r＝0％的区域中的学习值。这些计算的学习值存储在RAM 330中。
将参考图7描述当用作根据本实施例的用于内燃机的状态判定设备的发动机ECU 300判定喷射器的状态时执行的程序的控制结构。
在步骤(此后，步骤简称为S)100，发动机ECU 300基于图2和3所示的图判定DI比率r。在S102，发动机ECU 300基于从空燃比传感器420传送的信号检测空燃比。在S104，发动机ECU 300基于所检测的空燃比计算燃料喷射量的反馈修正量。
在S106，发动机ECU 300判定是否已经满足学习值的学习条件。如上所述，学习条件可以是反馈修正量的平均值(控制中值)小于阀值(1)或大于阀值(2)(阀值(2)＞阀值(1)))。如果满足学习条件(S106处的“是”)，则处理进行到S108。否则(S106处的“否”)，则处理进行到S110。
在S108，发动机ECU 300更新学习值。如上所述，通过对于先前计算的学习值加入或减去基于图判定的更新量来更新学习值。
在S110，发动机ECU 300计算燃料修正量。如上所述，在本实施例中，燃料修正量是反馈修正量和学习值的和。当来自喷射器的燃料喷射量合适时(当喷射器正常时)，满足如下关系：浓异常判定值≤燃料修正量≤稀异常判定值。
这里，浓异常判定值表示用于判定诸如来自喷射器的过多燃油喷射量之类的异常(此后，还称作浓异常)的阀值。同时，稀异常判定值表示用于判定诸如来自喷射器的不足燃料喷射量之类的异常(此后，还称作稀异常)的阀值。
在步骤S112，发动机ECU 300判定是否满足关系：浓异常判定值≤燃料修正量≤稀异常判定值。如果满足浓异常判定值≤燃料修正量≤稀异常判定值的关系(S112处的“是”)，则处理进行到S118。否则(S112处的“否”)，处理进行到S114。
在S114，发动机ECU 300将喷射器判定为异常。在S118，发动机ECU 300将“1”加到异常判定量C。如图8所示，发动机ECU 300具有三个计数器：DI计数器、PFI计数器和DUAL计数器。
DI计数器对在DI比率r＝100％的区域中喷射器被判定为异常的次数进行计数。即，DI计数器对当仅从缸内喷射器110喷射燃料时喷射器被判定为异常的次数进行计数。因此，如果在DI比率r＝100％的区域中喷射器被判定为异常，则“1”被加到DI计数器中的异常判定计数C中。
PFI计数器对在DI比率r＝0％的区域中喷射器被判定为异常的次数进行计数。即，PFI计数器对当仅从进气歧管喷射器120喷射燃料时喷射器被判定为异常的次数进行计数。因此，如果在DI比率r＝0％的区域中喷射器被判定为异常，则“1”被加到PFI计数器中的异常判定计数C中。
DUAL计数器对在0％＜DI比率r＜100％的区域中喷射器被判定为异常的次数进行计数。即，DUAL计数器对当从缸内喷射器110和进气歧管喷射器120喷射燃料时喷射器被判定为异常的次数进行计数。因此，如果在0％＜DI比率r＜100％的区域中喷射器被判定为异常，则“1”被加到DUAL计数器中的异常判定计数C中。
参考图7，在S118，发动机ECU 300判定异常判定计数C是否大于阀值C(0)(C(0)是等于或大于0的整数)。当异常判定计数C大于阀值C(0)时(S118处的“是”)，处理进行到S120。否则(S118处的“否”)，处理进行到S124。
在S120，发动机ECU 300使得RAM 330存储异常判定计数C。在S122，发动机ECU 300将计数器重置。
在S124，发动机ECU 300基于如图2和3所示的图判定DI比。在S126，发动机ECU 300判定DI比率r是否已经改变。如果DI比率r已经改变(S126处的“是”)，则处理进行到S128。否则(S126处的“否”)，处理进行到S102。在S128，发动机ECU 300使得RAM 330存储异常判定计数C。此后，处理结束。
将参考图9描述当用作根据本实施例的用于内燃机的状态判定设备的发动机ECU 300判定气流计42的状态时执行的程序的控制结构。
在S200，发动机ECU 300判定是否已经存储了对于全部喷射区域的异常判定计数C。当存储了对于全部喷射区域的异常判定计数时(S200处的“是”)，处理进行到S202。否则(S200处的“否”)，处理结束。
在S202，发动机ECU 300判定在全部喷射区域中异常判定计数C是否大于阀值C(0)。当判定在全部喷射区域中异常判定计数C大于阀值C(0)时(S202处的“是”)，处理进行到S204。否则(S202处的“否”)，处理进行到S206。
在S204，发动机ECU 300将气流计42判定为异常。在S206，发动机ECU 300将气流计42判定为正常。
现在将描述基于以上构造和流程图的用作根据本实施例的用于内燃机的状态判定设备的发动机ECU 300的工作。
在发动机的运行期间，基于如图2和3所示的图判定DI比率，并基于从空燃比传感器420传送的信号检测空燃比(S102)。基于空燃比计算燃料喷射量的反馈修正量。
例如，如果满足反馈修正量的平均值(控制中值)小于阀值(1)或大于阀值(2)(阀值(2)＞阀值(1))的条件(S106处的“是”)，则更新学习值(S108)。如果不满足学习条件(S106处的“否”)，则不更新学习值。
燃料喷射量被计算为反馈修正量和学习值的和(S110)，并判定是否满足浓异常判定值≤燃料修正量≤稀异常判定值的关系，以判定喷射器的状态(S112)。
当燃料修正量小于浓异常判定值时(燃料修正量＜浓异常判定值)时(S112处的“否”)，来自喷射器的燃料喷射量超过目标喷射量，并且可以认为燃料喷射量已经显著减小。
在另一方面，当燃料修正量大于稀异常判定值(燃料修正量＞稀异常判定值)时(S112处的“否”)，来自喷射器的燃料喷射量小于目标喷射量，并且可以认为燃料喷射量已经显著增大。
在这些情况下，喷射器被判定为异常(S114)。如果DI比率r＝100％，则“1”被加到DI计数器的异常判定计数C；如果DI比率r＝0％，则“1”被加到PFI计数器的异常判定计数C；如果0％＜DI比率＜100％，则“1”被加到DUAL计数器的异常判定计数C(S116)。
当异常判定计数C大于阀值C(0)时(S118处的“是”)，将异常判定计数C存储在RAM 330中(S120)。这里，如果DI比率r＝100％，则将DI计数器的异常判定计数C存储在RAM 330中；如果DI比率r＝0％，则将PFI计数器的异常判定计数C存储在RAM 330中；如果0％＜DI比率＜100％，则将DUAL计数器的异常判定计数C存储在RAM 330中。此后，异常判定计数C被重置(S122)。
在另一方面，当异常判定计数C小于阀值C(0)时(S118处的“否”)，则对DI比率r进行判定(S124)。当DI比率r改变时(S126处的“是”)，将异常判定计数C存储在RAM 330中(S128)。
如果DI比率r在改变之前被设定为100％(DI比率r＝100％)，则将DI计数器的异常判定计数C存储在RAM 330中；如果在改变之前DI比率r被设定为0％(DI比率r＝0％)，则将PFI计数器的异常判定计数C存储在RAM 330中；如果在改变之前DI比率r大于0％小于100％(0％＜DI比率＜100％)，则将DUAL计数器的异常判定计数C存储在RAM 330中(S128)。
当相对于全部喷射区域的异常判定计数C被存储时(S200处的“是”)，对于全部喷射区域判定异常判定计数C是否大于阀值C(0)，以判定气流计42的状态。
基于由气流计42检测的空气量计算燃料喷射量。因此，如果气流计42异常，则在全部喷射区域上燃料喷射量都不合适。在此情况下，在全部区域中空燃比都偏离期望空燃比，并更频繁地将喷射器判定为异常。
因此，当异常判定计数C大于阀值C(0)时(S202处的“是”)，则将气流计42判定为异常(S204)。于是可以判定气流计42的状态。
在另一方面，当在三个喷射区域的至少一个中异常判定计数C小于阀值C(0)时(S202处的“否”)，可以认为获得了接近期望空燃比的空燃比，并至少在该区域更频繁地喷射了合适量的燃料。在此情况下，较可能的是已经精确地检测了进气量。因此，当在三个喷射区域的至少一个中异常判定计数C小于阀值C(0)时(S202处的“否”)，将气流计42判定为正常(S206)。于是可以判定气流计42的状态。
如上所述，根据用作本实施例的状态判定设备的发动机ECU，对于每个喷射区域判定喷射器是否异常。基于由气流计检测的空气量计算燃料喷射量。因此，如果气流计异常，则在全部喷射区域中燃料喷射量都不合适。在此情况下，在全部区域中空燃比都偏离期望空燃比，且喷射器被更频繁地判定为异常。因此，当在全部区域中异常判定计数C大于阀值C(0)时(S202处的“是”)，将气流计42判定为异常(S206)。在另一方面，当在三个喷射区域的至少一个中异常判定计数C小于阀值C(0)时，可以认为获得了接近期望空燃比的空燃比，并且至少在该区域中更频繁地喷射合适量的燃料。在此情况下，较可能的是已经精确地检测了进气量。因此，当在三个喷射区域的至少一个中异常判定计数C小于阀值C(0)时，将气流计42判定为正常。于是可以判定气流计的状态。
在本实施例中，已经在全部喷射区域中判定喷射器的状态，但是可以至少两个喷射区域中判定喷射器的状态。在此情况下，当在至少两个喷射区域中(即，在其中已经确定了喷射器状态的的全部喷射区域中)异常判定计数C大于阀值C(0)时，可以将气流计42判定为异常。
此外，在本实施例中，基于异常判定计数C判定气流计42的状态，但是，可以不仅基于异常判定计数C而且还基于燃料喷射时段(喷射器打开期间的时段)来判定气流计42的状态。
例如，在怠速期间，当控制发动机10以获得期望的发动机转速时，进气量(或充气效率)是可预测的。当基于根据进气量设定的燃料喷射量来获得喷射时段时，在诸如怠速期间之类的其中进气量可预测的运行状态下，在假定气流计42和喷射器正常的情况下，喷射时段是可预测的。换言之，在此情况下的喷射时段被设定为基于燃料喷射量获得的喷射时段(基础喷射时段)，所述燃料喷射量对应于进气量(充气效率)。
同时，当作为空燃比反馈控制的结果而修正燃料喷射量时，将实际燃料喷射量获得作为基于进气量的燃料喷射量和燃料修正量的和，接着由其获得喷射时段。
因此，如果在怠速期间满足燃料修正量＜浓异常判定值的关系或者燃料修正量＞稀异常判定值的关系，并且在此情况下的实际喷射时段仍然与假定气流计42和喷射器正常的情况下的喷射时段相同，则怠速期间检测的进气量偏离预测的进气量。这里，认为没有精确地检测进气量。
因此，如果在怠速期间喷射器被判定为异常时，在实际喷射时段和可预测的喷射时段之间的偏差小于预定偏差时候的前提下在全部喷射区域中异常判定计数C大于阀值C(0)，则可以将气流计42判定为异常。于是可以用高精度判定气流计42的状态。
在另一方面，如果在异常判定计数C大于阀值C(0)的喷射区域中实际喷射时段和可预测的喷射时间之间的偏差大于预定偏差，则可以将在该喷射区域中使用的喷射器判定为异常。于是可以用高精度判定喷射器的状态。注意，在除了怠速之外的时段期间，也可以比较实际喷射时段和可预测的喷射时段。
第二实施例
将参考图10和图11描述本发明的第二实施例。在本实施例中，使用与先前所述的第一实施例中不同的映射图来计算DI比率r。
因为其他的构造和处理流程及其功能与先前所述的第一实施例中的相同，所以将不再重复其详细描述。
参考图10和图11，将描述每个均表明缸内喷射器110与进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比率的映射图，其是与发动机10的运行状态关联的信息。这些映射图存储在发动机ECU 300的ROM 320中。图10是用于发动机10的暖态的图，而图11是用于发动机10的冷态的图。
图10和图11时在以下方面不同于图2和图3。在用于暖态的图中在发动机10的发动机转速等于或高于NE(1)的区域中保持“DI比率r＝100％”，并在用于冷态的图中在发动机10的发动机转速等于或高于NE(3)的区域中保持“DI比率r＝100％”。此外，除了低速区域，在用于暖态的图中在负载率为KL(2)或更大的区域中保持“DI比率r＝100％”，并在用于冷态的映射图中在负载率为KL(4)或更大的区域中保持“DI比率r＝100％”。这意味着在发动机转速处于预定高水平的区域中仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射，而在发动机负载处于预定高水平的区域中通常仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射。但是，在低速高负载区域中，由缸内喷射器110喷射的燃料形成的空燃混合物的混合较差，在燃烧室内这种不均匀的空燃混合物会导致不稳定燃烧。因此，随着发动机转速升高(在此情况下不太可能发生上述问题)，缸内喷射器110的燃料喷射比率增大，而随着发动机负载降低(在此情况下容易发生上述问题)，缸内喷射器110的燃料喷射比率减小。通过图10和图11中的十字箭头来示出DI比率r的这些变化。以此方式，可以抑制因不稳定燃烧所导致的发动机输出转矩的波动。注意，这些方法近似等同于当发动机10的状态朝向预定低速区域移动时降低缸内喷射器110的燃料喷射比率的方法，或者当发动机10的状态朝向预定低负载区域移动时增大缸内喷射器110的燃料喷射比率的方法。此外，除了相关区域(由图10和图11中的十字箭头表示)之外，在仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射的区域中(在高速侧和在低负载侧)，即使在仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射时，也可以容易地获得均匀的空燃混合物。在此情况下，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室内涉及汽化潜热地(通过从燃烧室吸收热量)进行雾化。因此，在压缩侧空燃混合物的温度会降低，由此提高防爆震性能。此外，因为燃烧室的温度降低，故提高了了进气效能，由此产生较高的动力输出。
在第一和第二实施例所解释的发动机10中，通过将缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在进气行程来实现均匀燃烧，而通过将其设定在压缩行程来实现层状燃烧。即，当缸内喷射器110的燃料喷射正时被设定在压缩行程时，可以将浓空燃混合物围绕火花塞局部地布置，由此燃烧室内总体为稀的空燃混合物被点燃以实现层状燃烧。即使缸内喷射器110的燃料喷射正时被设定在进气行程，如果能够局部地围绕火花塞提供浓的空燃混合物，仍然可以实现层状燃烧。
如这里所使用的，层状燃烧包括层状燃烧和半层状燃烧两者。在半层状燃烧中，进气歧管喷射器120在进气行程喷射燃料以在整个燃烧室内部产生稀且均匀的空燃混合物，接着缸内喷射器110在压缩行程喷射燃料以围绕火花塞产生浓的空燃混合物，由此改善燃烧状态。因为以下原因，这种半层状燃烧在催化剂预热运行中是优选的。在催化剂预热运行中，需要显著地延迟点火正时并维持有利的燃烧状态(怠速状态)，由此使得高温燃烧气体到达催化剂。此外，需要供应特定量的燃料。如果采用层状燃烧以满足上述要求，燃料的量将不充足。如果采用均匀燃烧，为了维持有利的燃烧所需的延迟量相较于层状燃烧的情况较短。为此，尽管既可采用层状燃烧和半层状燃烧中的任一种，但优选地在催化剂预热运行中采用上述半层状燃烧。
此外，在第一和第二实施例所述的发动机中，在对应于几乎整个区域的基本区域中，缸内喷射器110的燃料喷射正时被设定在进气行程(在这里，基本区域指除了通过在进气行程使进气歧管喷射器120喷射燃料并在压缩行程使缸内喷射器110喷射燃料来进行半层状燃烧(其仅在催化剂预热状态下进行)的区域之外的其他区域)。但是，因为以下原因，为了稳定燃烧，可将缸内喷射器110的燃料喷射正时临时地设定在压缩行程。
当缸内喷射器110的燃料喷射正时被设定压缩行程时，在气缸的温度相对较高时，空燃混合物被喷射燃料冷却。这提高了冷却效果，并由此提高了抗爆震性能。此外，当缸内喷射器110的燃料喷射正时被设定在压缩行程时，从燃料喷射至点火的时间较短，这确保了喷射燃料较强的渗透性，由此提高了燃烧率。对抗爆震性能的提高以及对燃烧率的提升可防止燃烧波动，由此提高燃烧稳定性。
无论发动机10的温度如何(即，发动机10是处于暖态还是冷态)，都可以在怠速关闭(当怠速开关关闭时，或当加速踏板被按压时)期间使用图2或图10所示的暖态图(无论发动机10是处于冷态还是处于暖态，在低负载区域中都使用缸内喷射器110)。
应该理解，此处揭示的实施例在各个方面都是解释性的而非限制性的。本发明的范围由各项权利要求而非以上说明界定，并且意图包括与各项权利要求相等同的范围和含义内的任何修改。

Claims (6)

1.一种用于内燃机的状态判定设备，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(110)和将燃料喷射到进气歧管中的第二燃料喷射机构(120)，所述用于内燃机的状态判定设备包括：
第一控制单元，其控制所述燃料喷射机构(110、120)使得在第一喷射区域中仅从所述第一燃料喷射机构(110)喷射燃料；
第二控制单元，其控制所述燃料喷射机构(110、120)使得在第二喷射区域中仅从所述第二燃料喷射机构(120)喷射燃料；
第三控制单元，其控制所述燃料喷射机构(110、120)使得在第三喷射区域中从所述第一燃料喷射机构(110)和所述第二燃料喷射机构(120)喷射燃料；
进气量检测单元(42)，其检测吸入到所述内燃机(10)中的空气量；
计算单元，其基于所述空气量计算从所述燃料喷射机构(110、120)喷射的燃料喷射量；
空燃比检测单元(420)，其检测空燃比；
第一判定单元，其基于在所述第一喷射区域、所述第二喷射区域和所述第三喷射区域中的至少两个喷射区域中的所述空燃比来判定所述燃料喷射机构(110、120)的状态；和
第二判定单元，其基于由所述第一判定单元得到的判定结果来判定所述进气量检测单元(42)的状态。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的状态判定设备，其中
在已经由所述第一判定单元判定了所述燃料喷射机构(110、120)的状态的全部喷射区域中当所述燃料喷射机构(110、120)被判定为异常的次数大于预定次数时，所述第二判定单元判定所述进气量检测单元(42)异常。
3.根据权利要求1所述的用于内燃机的状态判定设备，其中
在所述第一喷射区域、所述第二喷射区域和所述第三喷射区域中的至少一个喷射区域中当所述燃料喷射机构(110、120)被判定为异常的次数小于预定次数时，所述第二判定单元判定所述进气量检测单元(42)正常。
4.根据权利要求1所述的用于内燃机的状态判定设备，还包括第三判定单元，在所述燃料喷射机构(110、120)被所述第一判定单元判定为异常的次数大于预定次数的喷射区域中当从所述燃料喷射机构(110、120)进行燃料喷射的实际时段与预定时段之间的偏差大于预定偏差时，所述第三判定单元判定所述燃料喷射机构(110、120)异常。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的状态判定设备，其中
所述第一燃料喷射机构(110)是缸内喷射器，且
所述第二燃料喷射机构(120)是进气歧管喷射器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的状态判定设备，其中
所述进气量检测单元(42)是气流计。
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