CN101311516A - 用于内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

发动机ECU执行包括以下步骤的程序：判断高压燃油系统中异常的存在(S100)；当在高压燃油系统中检测到异常(S100处的“是”)并且时，并且气缸内喷油器中未检测到异常(S110处的“否”)时，以供给压力从气缸内喷油器喷射燃油(S120)；选择作为用于发动机的更温和输出限制的限制标准的规格(1)(S130)；当在高压燃油系统中检测到异常(S100处的“是”)并在气缸内喷油器中检测到异常(S110处的“是”)时，使气缸内喷油器停止(S140)；选择作为用于发动机的更严格输出限制的限制标准的规格(2)(S150)；增大VVT重叠度(S160)；延迟点火正时(S170)；和根据所选择的规格限制节气门开度(S180)。

Description

用于内燃机的控制装置

分案申请说明

本申请是于2006年10月13日递交的申请号为200580011323.X，发明名称为“用于内燃机的控制装置”的原始申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及包括用于将燃油喷射到气缸中的第一燃油喷射装置(气缸内喷油器)和用于将燃油朝向进气歧管或进气口喷射的第二燃油喷射装置(进气歧管喷油器)的内燃机。更具体而言，本发明涉及即使在将燃油供应到第一燃油喷射装置的燃油供应系统出现异常的情况下也能够避免沉积物在第一燃油喷射装置的喷射孔处附着的技术。

背景技术

包括用于将燃油喷射到发动机的进气歧管中的进气歧管喷油器和用于将燃油喷射到发动机燃烧室中的气缸内喷油器的内燃机是公知的，其中进气歧管喷油器与气缸内喷油器的燃油喷射比基于发动机转速和发动机负载来确定。

在由于气缸内喷油器或者将燃油供应到气缸内喷油器的燃油系统(此后，称作高压燃油供应系统)的故障引起运行故障的情况下，由气缸内喷油器引起的燃油喷射将停止。

基于在这种运行故障中的故障-安全能力，可以通过禁止来自气缸内喷油器的燃油喷射并将燃烧模式固定为均匀燃烧模式以仅单独地使来自进气歧管喷油器的燃油喷射有效，来确保行驶。但是，在进气歧管喷油器被设定为作为气缸内喷油器的辅助角色时，不能供应与节气门完全打开时的进气对应量的燃油，从而处于故障-安全模式下的空燃比将变得较稀。将可能是由于燃烧不足导致转矩不够的情况。

日本专利早期公开No.2000-145516公开了一种发动机控制设备，其可以适当地维持空燃比以即使在故障-安全模式下仅由进气歧管喷油器单独进行的燃油喷射控制期间也可以获得合适的驱动力。此发动机控制设备包括直接将燃油喷射到燃烧室的气缸内喷油器、将燃油喷射到进气系统的进气歧管喷油器、和电子控制式节气门。当基于发动机运行状态设定的目标燃油喷射量超过气缸内喷油器的预定喷射量时，发动机控制设备通过来自进气歧管喷油器的燃油喷射来补偿不足的量。此发动机控制设备还包括异常判断单元，其判断气缸内喷油器和将燃油供应到气缸内喷油器的高压燃油供应系统的异常；目标燃油修正单元，其在确定异常时将进气歧管的最大喷射量与目标燃油喷射量进行比较以在目标燃油喷射量超过最大喷射量时将目标燃油喷射量固定在最大喷射量；目标进气量修正单元，其基于固定在最大喷射量的目标燃油喷射量以及目标空燃比来计算目标进气量；以及节气门开度指示值计算单元，其基于目标进气量对于电子控制式节气门的节气门开度指示值。

当在此发动机控制设备中检测到气缸内喷油器和将燃油供应到气缸内喷油器的高压燃油供应系统中的异常时，将进气歧管喷油器的最大喷射量与基于发动机运行状态设定的目标燃油喷射量进行比较。当目标燃油喷射量超过最大喷射量时，目标燃油喷射量被固定在最大喷射量。基于此固定的目标燃油喷射量和目标空燃比计算目标进气量。基于所计算的目标进气量计算对于电子控制式节气门的节气门开度指示值。因此，当检测到气缸内喷油器系统中的异常时，来自气缸内喷油器的燃油喷射被禁止，而仅从进气歧管喷油器喷射燃油。基于在此阶段的最大喷射量和目标空燃比，计算目标进气量。基于目标进气量计算对于电子控制式节气门的节气门开度指示值。在由气缸内喷油器系统中的故障引起的故障-安全模式下，无论加速踏板被下压到多深的程度，节气门开度将仅打开到与目标空燃比对应的程度。

应该注意，日本专利早期公开No.2000-145516中描述的发动机控制设备在高压燃油高压系统中发生故障时禁止来自气缸内喷油器的燃油喷射以仅从进气歧管喷油器进行燃油喷射。这引起了沉积物将容易蓄积在气缸内喷油器的喷射孔处的问题。自身原先没有故障的气缸内喷油器(例如，(1)即使故障源自高压燃油供应系统，或(2)故障源自多个气缸内喷油器之一)将由于蓄积在气缸内喷油器的喷射孔处的沉积物而最终发生故障。

在日本专利早期公开No.2000-145516中描述的发动机控制设备中，目标燃油喷射量被固定在进气歧管喷油器的最大喷射量水平，且以最大喷射水平从进气歧管喷油器喷射燃油。由于没有考虑采取措施来抑制沉积物蓄积在气缸内喷油器的喷射孔处，所以原先没有故障的气缸内喷油器将由于蓄积在气缸内喷油器的喷射孔处的沉积物而最终发生故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于内燃机的控制装置，在该内燃机中将燃油喷射到气缸中的第一燃油喷射机构和将燃油喷射到进气歧管中的第二燃油喷射机构参与燃油喷射，该控制装置在包括对第一燃油喷射机构的燃油供应系统在内的第一燃油喷射机构侧处发生故障时抑制第一燃油喷射机构的进一步故障。

根据本发明的一个方面，一种用于内燃机的控制装置控制的内燃机包括将燃油喷射到气缸中的第一燃油喷射机构，将燃油喷射到进气歧管中的第二燃油喷射机构，将燃油供应到所述第一燃油喷射机构的第一燃油供应机构，和将燃油供应到所述第一燃油喷射机构和所述第二燃油喷射机构的第二燃油供应机构。所述控制装置包括：控制单元，其控制所述第一和第二燃油喷射机构，使得所述第一和第二燃油喷射机构参与燃油喷射，所述燃油喷射包括来自所述第一和第二燃油喷射机构之一的喷射被停止的状态；第一异常判断单元，其判断所述第一燃油供应机构中的异常；和第二异常判断单元，其判断所述第一燃油喷射机构中的异常。当所述第一异常判断单元判断所述第一燃油供应机构中存在异常并且所述第二异常判断单元判断所述第一燃油喷射机构中不存在异常时，所述控制单元能够进行控制使得使用所述第二燃油供应机构使燃油至少从所述第一燃油喷射机构喷射。

根据本发明，在作为用于将燃油喷射到内燃机的气缸中的燃油喷射机构的第一燃油喷射机构(气缸内喷油器)的末端处的喷射孔位于燃烧室内部。在高温区域和/或氮氧化物(NOx)的高浓度区域处促进了沉积物的附着。如果这样的沉积物被蓄积，则不能喷射所需量的燃油。如果来自气缸内喷油器的燃油喷射停止，则沉积物容易蓄积。相反，当从气缸内喷油器喷射燃油时，沉积物不容易蓄积。燃油从第一燃油供应机构和第二燃油供应机构供应到此气缸内喷油器，第一燃油供应机构是包括在压缩冲程处供应燃油的高压泵的燃油供应系统，而第二燃油供应机构作为包括将燃油从油箱供应到高压泵的供给泵的燃油供应系统。传统地，在第一燃油供应机构处存在故障的情形中，禁止来自气缸内喷油器的燃油喷射，并仅由第二燃油喷射机构(进气歧管喷油器)单独向外喷射燃油。因此，原本没有故障的气缸内喷油器将由于蓄积的沉积物堵塞气缸内喷油器的喷射孔而最终发生故障。考虑到此问题，本发明的控制单元能够进行控制使得在进气冲程时例如使用第二燃油供应机构从第一燃油喷射机构喷射燃油。因此，由于来自气缸内喷油器的燃油喷射未停止，所以可以避免气缸内喷油器的喷射孔处沉积物蓄积的问题。于是，提供了一种用于内燃机的控制装置，在该内燃机中将燃油喷射到气缸中的第一燃油喷射机构和将燃油喷射到进气歧管中的第二燃油喷射机构参与燃油喷射，该控制装置在包括对第一燃油喷射机构的燃油供应系统在内的第一燃油喷射机构侧处发生故障时抑制第一燃油喷射机构的进一步故障。

优选地，当所述第一异常判断单元判断所述第一燃油供应机构中存在异常并且所述第二异常判断单元判断所述第一燃油喷射机构中存在异常时，所述控制单元能够进行控制以抑制来自所述第一燃油喷射机构的燃油供应。

由于在本发明中除非得到气缸内喷油器中异常的判断，来自气缸内喷油器的燃油喷射不会停止，所以可以避免气缸内喷油器的喷射孔处沉积物的蓄积。

还优选地，控制装置还包括调节设置在所述内燃机处的可变门正时机构的调节单元，其使得当所述第一异常判断单元判断所述第一燃油供应机构中存在异常时，与得到所述第一燃油供应机构中不存在异常的判断的情况相比，进气门和排气门的重叠度增大。

通过在本发明中增大进气门和排气门的重叠度，内部EGR(排气再循环)增大以减小燃烧室温度，从而抑制NOx的产生。当得到第一燃油供应机构中存在异常的判断使得来自气缸内喷油器的燃油喷射停止时，如上所述增大门重叠度来增大内部EGR并降低燃烧室温度，从而抑制NOx的产生。通过降低燃烧室温度和抑制NOx，可以抑制气缸内喷油器的喷射孔处沉积物的蓄积。

还优选地，控制装置还包括调节点火正时的调节单元，其使得当所述第一异常判断单元判断所述第一燃油供应机构中存在异常时，与得到所述第一燃油供应机构中不存在异常的判断的情况相比，所述点火正时被延迟。

根据本发明，点火正时被延迟，而降低燃烧室温度以抑制NOx的产生。通过与点火正时被设定在燃烧压力最高且燃烧温度也较高的MBT(最大转矩时的最小点火提前角)附近的情况相比延迟点火正时，燃烧压力和燃烧温度降低，允许抑制NOx的产生。通过这样燃烧温度的降低和对NOx的抑制，可以抑制气缸内喷油器的喷射孔处沉积物的蓄积。

还优选地，控制装置还包括限制所述内燃机的输出的限制单元，其使得沉积物不蓄积在所述第一燃油喷射机构的喷射孔处。

当在本发明中在第一燃油供应机构中不存在异常时，限制内燃机的输出以引起气缸内喷油器的末端处温度(燃烧温度)的降低并抑制NOx，以避免气缸内喷油器处沉积物的累积。因此，可以抑制气缸内喷油器的喷射孔处沉积物的蓄积。即使在来自气缸内喷油器的燃油喷射停止以得到其中沉积物易于蓄积的状态的情况下，也可以抑制来自进气歧管喷油器的燃油喷射使得沉积物不蓄积在气缸内喷油器的喷射孔处。即使在其中内燃机的输出受限制的模式下行驶之后，也可以避免气缸内喷油器的喷射孔被沉积物堵塞的问题。

还优选地，所述限制单元在停止来自所述第一燃油喷射机构的燃油喷射的情形与使用所述第二燃油供应机构从所述第一燃油喷射机构进行燃油喷射的情形之间修改对所述内燃机的输出的限制，以限制所述内燃机的输出。

根据本发明，在其中沉积物容易蓄积在气缸内喷油器的喷射孔处的燃油喷射禁止模式下，例如内燃机的输出被限制得比在燃油喷射未停止时更严格。在沉积物容易蓄积在喷射孔的状态下进一步限制内燃机的输出。因此，防止了气缸内喷油器的喷射孔处沉积物的蓄积。

还优选地，所述限制单元修改对所述内燃机的输出的限制以在来自所述第一燃油喷射机构的燃油供应停止时比在使用所述第二燃油供应机构从所述第一燃油喷射机构进行燃油喷射的情况变得更严格，以限制所述内燃机的输出。

在本发明中其中沉积物更容易蓄积在气缸内喷油器的喷射孔处的燃油喷射禁止模式下，例如内燃机的输出比在燃油喷射未停止的情况受到进一步限制。在沉积物容易蓄积在喷射孔的状态下进一步限制内燃机的输出。因此，防止了气缸内喷油器的喷射孔处沉积物的蓄积。

根据本发明的另一个方面，一种用于内燃机的控制装置所控制的内燃机包括将燃油喷射到气缸中的第一燃油喷射机构，和将燃油喷射到进气歧管中的第二燃油喷射机构。所述控制装置包括：喷射控制单元，其控制所述第一和第二燃油喷射机构，使得所述第一和第二燃油喷射机构参与燃油喷射，所述燃油喷射包括来自所述第一和第二燃油喷射机构之一的喷射被停止的状态；检测单元，其检测所述第一燃油喷射机构不能正常运行，和控制单元，其在所述第一燃油喷射机构不能正常运行时控制所述内燃机使得所述内燃机的气缸中的温度降低。

根据本发明，在作为用于将燃油喷射到内燃机的气缸中的燃油喷射机构的第一燃油喷射机构(气缸内喷油器)的末端处的喷射孔位于燃烧室内部。在高温区域处促进了沉积物的附着。如果这样的沉积物被蓄积，则不能喷射所需量的燃油。当来自气缸内喷油器的燃油喷射被抑制且气缸中的温度较高时，沉积物将容易蓄积，促使气缸内喷油器自身的损坏。当气缸内喷油器的喷射系统或者气缸内喷油器的燃油系统发生故障时，禁止来自气缸内喷油器的燃油喷射，或者以供给压力喷射燃油。这两种情况都对应于气缸内喷油器不能正常操作的情况。在此情况下，由于燃油不从气缸内喷油器喷射，所以通过燃油冷却是不起作用的。因此，原本没有故障的气缸内喷油器将由于蓄积的沉积物堵塞气缸内喷油器的喷射孔或由于高温而最终发生故障。在此情况下，控制单元控制内燃机使得内燃机的气缸中的温度降低。因此，即使在来自气缸内喷油器的燃油喷射停止的情况下或在喷射只能以供给压力进行的情况下，也可以避免气缸内喷油器达到相当高的温度的问题。于是，提供了一种用于内燃机的控制装置，在该内燃机中将燃油喷射到气缸中的第一燃油喷射机构和将燃油喷射到进气歧管中的第二燃油喷射机构参与燃油喷射，该控制装置抑制第一燃油喷射机构的进一步故障。

优选地，所述控制单元基于所述第一燃油喷射机构的温度控制所述内燃机，使得所述内燃机的气缸中的温度降低。

根据本发明，计算(估计和测量)第一燃油喷射机构(气缸内喷油器)的温度，并控制内燃机使得气缸中的温度降低以避免温度的过分升高(避免超过阀值)。于是，抑制了气缸内喷油器的进一步故障。

还优选地，基于所述内燃机的发动机转速和进气量计算所述第一燃油喷射机构的温度。

在本发明中，随着内燃机的发动机转速和进气量的增大，所计算的气缸内喷油器的温度也更高，并随着内燃机的发动机转速和进气量的减小，所加速的气缸内喷油器的温度更低。

还优选地，由基于所述内燃机的发动机转速和进气量所计算的温度以及温度波动因素来计算所述第一燃油喷射机构的温度。

根据本发明，基于内燃机的发动机转速和进气量计算内燃机的基础温度。考虑作为温度降低或升高的原因的温度波动因素计算气缸内喷油器的温度。

更优选地，所述温度波动因素包括基于进气门和排气门的重叠度以及点火正时的延迟量中的至少一个所计算的修正温度。

根据本发明，当进气门和节气门的重叠度较大时，内部EGR增大以降低燃烧温度。在点火时机被延迟的情况下也降低了燃烧温度。考虑到作为温度降低的原因的温度波动因素，计算气缸内喷油器的温度。

还优选地，所述控制单元控制所述内燃机使得通过限制进入所述内燃机中的进气量来降低所述内燃机的气缸中的温度。

通过限制进入内燃机中的进气量，内燃机的输出可以被限制以允许气缸中温度的降低。

还优选地，所述控制单元控制所述内燃机使得通过限制所述内燃机的转速来降低所述内燃机的气缸中的温度。

根据本发明，通过限制内燃机的转速限制内燃机输出，允许气缸中温度的降低。

还优选地，当所述第一燃油喷射机构的温度高于预定温度时，所述控制装置通过所述控制单元使得所述内燃机的温度降低。

根据本发明，当气缸内喷油器的温度较高时可以降低内燃机的气缸中的温度。

还优选地，所述第一燃油喷射机构是气缸内喷油器，且所述第二燃油喷射机构是进气歧管喷油器。

在其中作为第一燃油喷射机构的气缸内喷油器和作为第二燃油喷射机构的进气歧管喷油器参与燃油喷射的内燃机中，即使在将燃油供应到气缸内喷油器的第一燃油供应机构(例如，高压泵)失效的情况下或者当多个气缸内喷油器之一失效时的情况下也不停止来自气缸内喷油器的燃油喷射。因此，可以提供一种抑制气缸内喷油器的进一步故障的用于内燃机的控制装置。

通过结合附图阅读对本发明优选实施例的以下详细说明，本发明的上述和其他目的、特征、方面和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是示出在根据本发明实施例的控制装置的控制下的发动机系统的结构的示意图。

图2是由作为根据本发明实施例的控制装置的发动机ECU执行的程序的控制结构的流程图。

图3表示燃油喷射时间于喷射量之间的关系。

图4表示发动机转速于所需喷射量之间的关系。

图5表示与适于采用本发明实施例的控制装置的发动机的暖机状态对应的DI比关系图。

图6表示与适于采用本发明的控制装置的发动机的冷机状态对应的DI比关系图。

图7表示与适于采用本发明实施例的控制装置的发动机的暖机状态对应的DI比关系图。

图8表示与适于采用本发明的控制装置的发动机的冷机状态对应的DI比关系图。

图9是作为根据本发明实施例的修改方案的控制装置的发动机ECU所执行的程序的控制结构的流程图。

图10表示根据本发明实施例的修改方案的气缸内喷油器的温度容许区域。

具体实施方式

此后将参考附图描述本发明的实施例。相同部件分配有相同标号，且其名称与功能也是相同的。因此，将不会重复其详细说明。

图1是在作为根据本发明实施例的用于内燃机的控制装置的发动机ECU(电子控制单元)的控制下的发动机系统的结构的示意图。虽然将直列式四缸汽油发动机作为发动机，但是本发明部限于这种发动机。

如图1所示，发动机10包括四个气缸112，每个气缸经由对应的进气歧管20连接到共同的稳压罐30。稳压罐30经由进气管40连接到空气滤清器50。气流计42布置在进气管40中，且由电机60驱动的节气门70也布置在进气管40中。节气门70基于与加速踏板100独立的发动机ECU300的输出信号来控制其开度。每个气缸112连接到共同的排气歧管80，排气歧管80连接到三元催化剂转换器90。

每个气缸112设置有用于将燃油喷射到气缸中的气缸内喷油器110和用于将燃油喷射到进气口和/或进气歧管的进气歧管喷油器120。基于来自发动机ECU 300的输出信号来控制喷油器110和120。此外，每个气缸的气缸内喷油器110连接到共同的燃油递送管130。燃油递送管130经由止回阀140连接到发动机驱动式的高压燃油泵150，止回阀140允许向着燃油递送管130的方向上的流动。虽然在本实施例中解释了分离地设置有两个喷油器的内燃机，但是本发明不限于这种内燃机。例如，内燃机可以具有能进行气缸内喷射和进气歧管喷射两者功能的一个喷油器。

如图1所示，高压燃油泵150的出口侧经由电磁回油阀152连接到高压燃油泵150的入口侧。当电磁回油阀152的开度变小时，从高压油泵150供应到燃油递送管130的燃油量增多。当电磁回油阀152完全打开时，从高压燃油泵150到燃油递送管130的燃油供应停止。基于发动机ECU 300的输出信号来控制电磁回油阀152。

具体地，由发动机ECU 300利用设置在燃油递送管130处的燃油压力传感器400来反馈控制在设置于高压燃油泵150(其通过附装至凸轮轴的凸轮对泵活塞的竖直操作来对燃油施加压力)的泵入口侧处的电磁回油阀152在加压行程期间的关闭时机，从而控制燃油递送管130中的燃油压力(燃油压力)。换言之，通过由发动机ECU 300控制电磁回油阀152，控制了从高压油泵150供应到燃油递送管130的燃油的量和压力。

每个进气歧管喷油器120在低压侧连接到共同的燃油递送管160。燃油递送管160和高压油泵150经由共同的燃油压力调节器170连接到电机驱动式低压油泵180。低压油泵180经由燃油滤清器190连接到油箱200。当从低压油泵180注入的燃油的燃油压力变得高于预定的设定燃油压力，则燃油压力调节器170将从低压油泵180输出的燃油的一部分返回到油箱200。因此，防止供应到进气歧管喷油器120的燃油压力和供应到高压油泵150的燃油压力变得高于设定燃油压力。

发动机ECU 300基于数字计算机，并包括经由双向总线互相连接的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。

气流计42产生与进气成比例的输出电压。来自气流计42的输出电压经由A/D转换器370供应到输入端口350。产生与发动机冷却剂温度成比例的输出电压的冷却剂温度传感器380附装到发动机10。来自冷却剂温度传感器380的输出电压经由A/D转换器390供应到输入端口350。

产生与高压递送管130中的燃油压力成比例的输出电压的燃油压力传感器400附装到高压递送管130。来自燃油压力传感器400的输出电压经由A/D转换器410供应到输入端口350。产生与排气中的氧气浓度成比例的输出电压的空燃比传感器420在三元催化剂转换器90上游附装到排气歧管80。来自空燃比传感器420的输出电压经由A/D转换器430供应到输入端口350。

在本实施例的发动机系统中的空燃比传感器420是产生与发动机10处燃烧的空气-燃油混合物的空燃比成比例的输出电压的全范围空燃比传感器(线性空燃比传感器)。空燃比传感器420可以是O₂传感器，其可以以开/关方式检测在发动机10处燃烧的空气-燃油混合物的空燃比相比化学当量比是浓还是稀。

产生与加速踏板100的踏板位置成比例的输出电压的加速踏板传感器440附装到加速踏板100。来自加速踏板传感器440的输出电压经由A/D转换器450供应到输入端口350。产生表示发动机转速的输出脉冲的转速传感器460连接到输入端口350。发动机ECU 300的ROM 320存储与运行状态对应设定的燃油喷射量、基于发动机冷却剂温度的修正值等，这些量和值基于上述通过加速踏板位置传感器440和转速传感器460获得的发动机负载系数和发动机转速因子而事先确定关系。

滤罐230经由纸质管路260连接到油箱200，滤罐230是用于捕获从油箱200消散的燃油蒸气的容器。滤罐230还连接到清污管路280以将捕获到其中的燃油蒸气供应到发动机10的进气系统。清污管路280与在进气管40的节气门70的下游开口的清污口290连通。如本领域所公知的，滤罐230填充有吸收燃油蒸气的吸附剂(活性炭)。在清污期间经由止回阀将空气引入到滤罐230中的空气管路270形成在滤罐230中。此外，控制清污量的清污控制阀250受发动机ECU 300的占空控制，从而控制将在滤罐230中被清污的燃油蒸气的量，以及接着引入发动机10中的燃油的量(此后，称作清污燃油量)。

将参考图2描述由作为本实施例的控制装置的发动机ECU 300执行的程序的控制结构。在此流程图中的该程序以预定的时间间隔或者在发动机10的预定曲轴转角时执行。

在步骤(此后，步骤简称为S)100，发动机ECU 300判断是否检测到高压燃油系统中的异常。例如，当发动机驱动式高压燃油泵失效使得由燃油压力传感器400检测的燃油压力低于预定阀值时，或者当使用燃油压力传感器400进行的反馈控制不正常时，认为检测到高压燃油系统中的异常。当检测到高压燃油系统中的异常(S100处的“是”)时，控制进行到S110，否则(S100处的“否”)控制进行到S200。

在S110，发动机ECU 300判断是否检测到气缸内喷油器110中的异常。例如，将控制信号传送到气缸内喷油器110的线束等的断路引起检测到气缸内喷油器110中的异常。当检测到气缸内喷油器110中的异常(S110处的“是”)时，控制进行到S140，否则(S110处的“否”)控制进行到S120。

在S120，发动机ECU 300从气缸内喷油器110向外喷射由电机驱动式低压燃油泵180(供给泵)供应的燃油。具体地，气缸内喷油器110以供给压力喷射燃油。在S130，发动机ECU 300选择规格(1)作为用于节气门限制的标准。然后，控制进行到S160。

在S140，发动机ECU 300禁止来自气缸内喷油器110的燃油喷射。具体地，进行判断气缸内喷油器110自身具有故障，以及即使在供给压力下也不进行喷射。在S150，发动机ECU 300选择规格(2)作为用于节气门限制的标准。然后，控制进行到S160。

在S160，发动机ECU 300通过VVT增大进气门和排气门的重叠度。因此，增大内部EGR以实现燃烧温度的降低和NOx的减少。在S170，发动机ECU 300延迟点火正时。因此，可以实现燃烧温度的降低和NOx的减少。

在S180，发动机ECU 300限制节气门70的开度。这意味着限制发动机10的输出。因此，进气量减少(基于化学当量状态)，且燃油喷射量减少。可以抑制气缸内喷油器110的末端处的温度升高和NOx的产生。因此，可以抑制气缸内喷油器110的喷射孔处沉积物的蓄积。在此阶段采用的规格是(1)或(2)，其将在下文描述。

在S200，发动机ECU 300控制发动机10以执行正常运行。

此后，将参考图3和4描述基于上述机构和流程图在作为根据本发明实施例的用于内燃机的控制装置的发动机ECU 300的控制下的发动机10的运行。

当高压燃油泵150或设置在其递送系统处的阀例如发生失效(S100处的“是”)时，进行判断是否检测到气缸内喷油器110中的异常。

<在高压燃油系统中存在异常而气缸内喷油器中不存在异常的情况下>

当得到气缸内喷油器110中没有异常的判断(S110处的“否”)时，气缸内喷油器110以供给压力喷射燃油(S120)。图3中示出了在此阶段喷射的燃油量的示例。图3表示燃油喷射时间tau与燃油喷射量之间的关系。由于气缸内喷油器110没有故障，所以气缸内喷油器110参与燃油喷射。这对应于图3中的“气缸内喷油器＝Qmin”。在燃油供应系统和喷油器功能正常的情况下，剩余的燃油从进气歧管喷油器120喷射。

图4中的点划线对应于常规技术的形式。来自气缸内喷油器110的燃油喷射被禁止，且发动机10在进气歧管喷射器120单独工作的情况下被控制在由点划线所指示的区域(点划线的下侧区域)内。在本实施例中，当将从气缸内喷油器以供给压力喷射燃油时，选择规格(1)的标准，并当气缸内喷油器110停止时选择规格(2)的标准。换言之，取决于是否从气缸内喷油器110喷射燃油，发动机被控制在由规格之一指示的区域(实线的下侧区域)内。

规格(1)和规格(2)独立于Qmin。图4的规格(1)和规格(2)之间的差补偿了由正停止的气缸内喷油器110引起的对喷油器处的障碍的liability上的差。换言之，由于气缸内喷油器110仍然操作以燃油喷射，所以规格(1)相对于喷射器障碍还包括与气缸内喷油器110的操作和燃油喷射对应的富余量。这意味着可以喷射更多的燃油。

选择图4的规格(1)(S130)，则控制被选择为使得通过VVT增大进气门和排气门的重叠度(S160)。点火正时被延迟(S170)，且发动机10的输出被限制为与比图4的实线指示的规格(1)低的一侧处的区域的需求喷射量对应。假设以化学当量状态进行燃烧，则由于在燃油量与进气量之间建立恒定的关系，所以节气门70的开度被设定得较小。

通过增大进气门和排气门的重叠度，内部EGR被增大以降低燃烧温度，从而抑制NOx的产生。通过延迟点火正时，可以降低燃烧温度以抑制NOx的产生。通过燃烧温度的降低和NOx的抑制，可以抑制气缸内喷油器的喷射孔处的沉积物蓄积。如图4中的与常规情况对应的点划线所指示的，对来自进气歧管120的燃油喷射的限制没有将气缸内喷油器110处的沉积物考虑在内。当在本实施例中使用气缸内喷油器110以供给压力喷射燃油时，发动机10被控制在规格(1)的范围内，其比常规情况更多地限制了相对于发动机转速的需求喷射量。因此，降低了气缸内喷油器的末端处的温度以抑制NOx，从而可以抑制气缸内喷油器的喷射孔处沉积物的蓄积。

<在高压燃油系统和气缸内喷油器两者中都存在异常的情况下>

当得到气缸内喷油器110中存在异常的判断(S110处的“是”)时，停止来自气缸内喷油器110的燃油喷射(S140)。

选择图4的规格(2)(S150)。进行控制以使得通过VVT增大进气口与排气口的重叠度(S160)。点火正时被延迟(S170)。发动机10的输出被限制为与比图4的实线指示的规格(2)低的一侧处的区域的需求喷射量对应。假设以化学当量状态进行燃烧，则由于在燃油量与进气量之间建立恒定的关系，所以节气门70的开度被设定得较小。

具体地，在气缸内喷油器110停止的情况下，选择了比对应于以供给压力从气缸内喷油器110喷射燃油的情况的规格(1)具有更严格限制的规格(2)。于是，如图4所示，进一步限制了需求喷射量。通过进一步限制从进气歧管喷油器120喷射的燃油量，即使在由于禁止来自气缸内喷油器110的燃油喷射而导致沉积物趋向于更容易蓄积在喷射孔处的情况下，也可以抑制沉积物的蓄积。

于是，即使当将燃油供应到气缸内喷油器的燃油供应系统处发生故障时，只要气缸内喷油器正常，就可以通过供给泵将燃油供应到气缸内喷油器以用于喷射。因此，可以避免气缸内喷油器的喷射孔处沉积物的蓄积。在此阶段，通过VVT增大进气门和排气门的重叠度，并且点火正时被延迟，从而降低了燃烧温度并抑制了NOx的产生以避免沉积物的蓄积。因此，基于规格(1)减小了需求燃油量以降低燃烧温度并抑制NOx的产生。于是，抑制了沉积物的蓄积。此外，如果除了将燃油供应到气缸内喷油器的燃油供应系统处存在故障之外还在气缸内喷油器中检测到异常，则停止来自气缸内喷油器的燃油喷射。在此情况下，采用比规格(1)具有更严格限制的规格(2)以进一步减小需求燃油量，从而降低燃烧温度并抑制NOx的产生。因此，可以抑制被禁止燃油喷射的气缸内喷油器处的沉积物蓄积。

<可以适于应用本控制装置的发动机(1)>

此后，将描述适于采用本实施例的控制装置的发动机(1)。

参考图5和6，将描述表示气缸内喷油器110与进气歧管喷油器120之间的燃油喷射比(此后，也称作DI比(r))的关系图，该关系图表示为与发动机10的运行状态相关的信息。这些关系图存储在发动机ECU300的ROM 320中。图5是用于发动机10的暖机状态的关系图，而图6是用于发动机10的冷机状态的关系图。

在图5和6的关系图中，气缸内喷油器110的燃油喷射比以百分比表示为DI比r，其中发动机10的发动机转速沿着横轴绘制，负载系数沿着纵轴绘制。

如图5和6所示，为由发动机10的发动机转速和负载系数确定的每个运行区域设定DI比r。“DI比r＝100％”表示仅由气缸内喷油器110单独进行燃油喷射的区域，“DI比r＝0％”表示仅由进气歧管喷油器120单独进行燃油喷射的区域。“DI比r≠0％”、“DI比r≠100％”和“0％＜DI比r＜100％”每个表示气缸内喷油器110和进气歧管喷油器120分担参与燃油喷射。通常，气缸内喷油器110有助于动力性能的提升，而进气歧管喷油器120有助于空气-燃油混合物的均匀度。取决于发动机10的发动机转速和负载系数来适当地选择这两种具有不同特性的喷油器，使得在发动机10的正常运行状态(例如，在怠速期间的催化剂预热状态是异常运行状态的一个示例)下进行均匀燃烧。

此外，如图5和6所示，气缸内喷油器110与进气歧管喷油器120的DI比r在用于发动机的暖机状态和冷机状态的关系图中各自界定。关系图被构造为指示气缸内发动机110和进气歧管喷油器120的随着发动机10的温度改变而不同的控制区域。当所检测到的发动机10的温度等于或高于预定温度阀值时，选择图5所示的用于暖机状态的关系图；否则，选择图6所示的用于冷机状态的关系图。根据所选择的关系图，基于发动机10的发动机转速和负载系数控制气缸内喷油器110和/或进气歧管喷油器120。

现在将描述图5和6中设定的发动机10的发动机转速和负载系数。在图5中，NE(1)被设定为2500rpm至2700rpm，KL(1)被设定为30％至50％，而KL(2)被设定为60％至90％。在图6中，NE(3)被设定为2900rpm至3100rpm。即，NE(1)＜NE(3)。图5中的NE(2)以及图6中的KL(3)和KL(4)也被合适地设定。

在图5与图6之间比较，如图6所示用于冷机状态的关系图的NE(3)大于如图5所示用于暖机状态的关系图的NE(1)。这表示随着发动机10的温度降低，进气歧管喷油器120的控制区域扩张到包括更高发动机转速的区域。就是说，在发动机10较冷的情况下，沉积物不太容易蓄积在气缸内喷油器110的喷射孔中(即使未从气缸内喷油器110喷射燃油)。于是，使用进气歧管喷油器120进行燃油喷射的区域可以被扩张，从而提高均匀度。

在图5与图6之间比较，“DI比r＝100％”保持在用于暖机状态的关系图中发动机10的发动机转速是NE(1)或更高的区域中，并保持在用于冷机状态的关系图中发动机转速是NE(3)或更高的区域中。考虑到负载系数，“DI比r＝100％”保持在用于暖机状态的关系图中负载系数是KL(2)或更大的区域中，并保持在用于冷机状态的关系图中负载系数是KL(4)或更大的区域中。这意味着在预定的高发动机转速的区域中以及在预定的高发动机负载的区域中，仅单独使用气缸内喷油器110。就是说，在高速区域或高负载区域，即使仅通过气缸内喷油器110单独进行燃油喷射，发动机10的发动机转速和负载也较高且进气量充足以仅使用气缸内喷油器110容易获得均匀的空气-燃油混合物。这样，从气缸内喷油器110喷射的燃油在燃烧室内被雾化而伴随潜在的蒸发热(或者，从燃烧室吸收热)。于是，空气-燃油混合物的温度在压缩端被降低，因此提高了防爆燃性能。此外，由于燃烧室内的温度降低，所以提高了进气效率，导致更高的动力。

在图5的用于暖机状态的关系图中，还当负载系数是KL(1)或更低时，也仅单独使用气缸内喷油器110进行燃油喷射。这表示当发动机10的温度较高时在预定的低负载区域仅单独使用气缸内喷油器110。当发动机10处于暖机状态时，沉积物容易蓄积在气缸内喷油器110的喷射孔中。但是，当使用气缸内喷油器110进行燃油喷射时，可以的昂机喷射孔的温度，在该情况下防止沉积物的蓄积。此外，可以在取保其最低燃油喷射量的同时防止气缸内喷油器110处的堵塞。于是，气缸内喷油器110独自用于相关区域。

在图5与图6之间比较，仅图6的用于冷机状态的关系图中存在“DI比r＝0％”的区域。这表示当发动机10的温度较低时在预定低负载区域(KL(3)或更低)中仅由进气歧管喷油器120单独进行燃油喷射。当发动机10较冷、负载较低且进气量较小时，燃油较不容易雾化。在这样的区域中，使用来自气缸内喷油器110的燃油喷射难以确保良好的燃烧。此外，尤其在低负载和低速区域，使用气缸内喷油器110的高动力是不必要的。因此，在相关区域上仅由进气歧管喷油器120单独进行燃油喷射，而不使用气缸内喷油器110。

此外，在不同于正常运行的运行时，或者在发动机10的怠速期间的催化剂预热状态(异常运行状态)下，气缸内喷油器110被控制为使得能进行层状燃烧。通过仅在催化剂预热运行期间引起层状燃烧，可以促进催化剂的预热以改善排气排出。

<适于采用本控制装置的发动机(2)>

此后将描述适于采用本实施例的控制装置的发动机(2)。在发动机(2)的以下说明中，将不再重复与发动机(1)类似的构造。

参考图7和8，将描述指示气缸内喷油器110与进气歧管喷油器120之间燃油喷射比的关系图，该关系图表示为与发动机10的运行状态相关的信息。这些关系图存储在发动机ECU 300的ROM 320中。图7是用于发动机10的暖机状态的关系图，而图6是用于发动机10的冷机状态的关系图。

图7和图8与图5和图6的不同之处在于以下方面。“DI比r＝100％”保持在用于暖机状态的关系图中发动机10的发动机转速等于或高于NE(1)的区域中，并保持在用于冷机状态的关系图中发动机转速等于或高于NE(3)的区域中。此外，“DI比r＝100％”还保持在用于暖机状态的关系图中负载系数是KL(2)或更大的、但不包括低速区域的区域中，并且还保持在用于冷机状态的关系图中负载系数是KL(4)或更大的、但不包括低速区域的区域中。这意味着在发动机转速处于预定较高水平的区域中仅由气缸内喷油器110单独进行燃油喷射，并且在发动机负载处于预定较高水平的区域中经常仅由气缸内喷油器单独进行燃油喷射。但是，在低速且高负载区域中，由从气缸内喷油器110喷射的燃油产生的空气-燃油混合物的混合较弱，而燃烧室内这种不均匀的空气-燃油混合物可能导致不稳定的燃烧。于是，随着发动机转速增大而这样的问题不容易发生的情况下，气缸内喷油器110的燃油喷射比也增大，而随着发动机负载增大而这样的问题容易发生的情况下，气缸内喷油器110的燃油喷射比减小。DI比r中的这些改变由图7和8中的十字箭头表示。这样，可以抑制由于不稳定燃烧引起的发动机输出转矩的波动。注意，这些手段基本等同于与趋向预定低速区域的发动机状态相关联地减小气缸内喷油器110的燃油喷射比的手段，或者与趋向预定低负载区域的发动机状态相关联地增大气缸内喷油器110的燃油喷射比的手段。此外，在上述(由图7和8中的十字箭头指示的)区域以外的并且仅使用气缸内喷油器110进行燃油喷射(在高速侧上并在低负载侧上)的区域中，即使当仅使用气缸内喷油器110进行燃油喷射时，空气-燃油混合物也可以被容易设定为均匀。在此情况下，从气缸内喷油器110喷射的燃油在燃烧室内被雾化而伴随潜在的蒸发热(通过从燃烧室吸收热)。因此，空气-燃油混合物的温度在压缩端被降低，因此提高了防爆燃性能。此外，随着燃烧室内的温度降低，提高了进气效率，导致更高的动力输出。

在结合图5-8所述的发动机中，如将在下文描述的，优选地在压缩冲程时实现气缸内喷油器110的燃油喷射正时。当气缸内喷油器的燃油喷射正时被设定在压缩冲程中时，在气缸中的温度相对较高的同时通过燃油喷射来冷却空气-燃油混合物。因此，冷却效果被增强以提高防爆燃性能。此外，当气缸内喷油器110的燃油喷射正时被设定在燃烧冲程中时，从燃油喷射开始到点火所需的时间较短，这确保了所喷射燃油的较强的渗透力。因此提高了燃烧速率。防爆燃性能的提高和燃烧速率的提高可以防止燃烧波动，并从而提高燃烧稳定性。

<本实施例的修改方案>

此处将描述根据本实施例修改方案的控制装置。在本修改方案的控制装置的ECU 300控制下的发动机系统的结构类似于图1所示的结构。因此，将不再重复其详细说明。本修改方案的特征在于基于气缸内喷油器110的温度限制发动机10的运行区域。

将参考图9描述由作为本修改方案的控制装置的发动机ECU 300执行的程序的控制结构。在此流程图中的该程序以预定的时间间隔或者在发动机10的预定曲轴转角时执行。

在S300，发动机ECU 300判断是否检测到高压燃油系统中的异常。当检测到高压燃油系统中的异常(S300处的“是”)时，控制进行到S340，否则(S300处的“否”)，控制进行到S310。

在S310，发动机ECU 300判断是否检测到气缸内喷油器110中的异常。当检测到气缸内喷油器110中的异常(S310处的“是”)时，控制进行到S340，否则(S310处的“否”)，控制进行到S320。

在S320，发动机ECU 300判断是否检测到燃油压力的异常。例如，当气缸内喷油器110甚至不能以供给压力喷射燃油时检测到燃油压力的异常。在检测到燃油压力的异常(S320处的“是”)时，控制进行到S340，否则(S320处的“否”)，控制进行到S330。

在S330，发动机ECU 300判断是否高压系统的走线断路(例如，将控制信号传送到气缸内喷油器110的线束等的断路)。当得到高压系统的走线断路的判断(S330处的“是”)时，控制进行到S340，否则(S330处的“否”)，控制进行到S500。

在S340，发动机ECU 300禁止来自气缸内喷油器110的燃油喷射。

在S350，发动机ECU 300基于发动机转速NE和节气门70的开度计算气缸内喷油器110的基础温度T(0)。此基础温度T(0)是此后将描述的修正未计算在内的气缸内喷油器110的估计温度。

在S360，发动机ECU 300基于点火延迟量和VVT重叠度计算温度修正值T(1)。当通过VVT得到的进气门和排气门的重叠度较大时，内部EGR增大，且内燃机温度降低。当点火正时被延迟时，燃烧温度降低。因此，当VVT的重叠度或点火正时被向着降低燃烧温度的方向修改(延迟)时，T(1)变成负值。

在S370，发动机ECU 300判断将温度修正值T(1)加到基础温度T(0)所得的值是否等于或大于阀值。当该值等于或大于该阀值(S370处的“是”)时，控制进行到S500，否则(S370处的“否”)，控制进行到550。(基础温度T(0)+温度修正值T(1))的值最终是气缸内喷油器110的估计温度。当此估计温度等于或大于阀值(该阀值与避免在正常的气缸内喷油器110停止时由热因素引起的故障所需的容许温度对应)时，发动机10的输出被限制为避免温度的任何进一步的升高。由于来自气缸内喷油器110的燃油喷射停止，所以在此阶段的故障有助于禁止对气缸内喷油器110的通常由燃油喷射而生效的冷却。这样的故障包括由喷射孔附近的沉积物的蓄积引起的喷射孔堵塞，气缸内喷油器110自身的耐热温度不够等。可以采用气缸内喷油器110的实际测量温度(在末端处的温度)来代替气缸内喷油器110的估计温度。

在S400，发动机ECU 300限制节气门70的开度。这意味着发动机10的输出被限制。因此，进气量减小，发动机10的输出被限制。这防止了燃烧温度的过分升高。因此，可以抑制气缸内喷油器110的末端处温度的升高，并可以避免由气缸内喷油器110的喷射孔处沉积物的蓄积引起的二次故障的诱发。

在S500，发动机ECU 300以正常方式控制节气门70。

此处将描述发动机10在作为根据本发明修改方案的用于内燃机的控制装置的发动机ECU 300的控制下基于上述结构和流程图的运行。

当高压燃油系统失效(S300处的“是”)时，当气缸内喷油器110中的至少一个失效(S310处的“是”)时，当检测到燃油压力的异常(S320处的“是”)时，或当高压系统的走线断路(S330处的“是”)时，停止来自气缸内喷油器110的燃油喷射(S340)。

基于发动机转速NE和节气门开度计算气缸内喷油器110的基础温度T(0)。考虑相对于基础温度T(0)的温度升高或降低的因素计算温度修正值T(1)(S360)。将温度修正值T(1)加到基础温度T(0)以计算气缸内喷油器110的估计温度。由于在估计温度高达阀值的情况下将可能由热因素引起气缸内喷油器110的二次故障，所以限制节气门70的开度以限制发动机10的输出。因此，避免了气缸内喷油器110温度的过分升高以抑制气缸内喷油器110的二次故障。

当在本修改方案中气缸内喷油器110停止时，除了限制节气门70的开度之外还可以如下所述避免气缸内喷油器110的二次故障。

如图10所示，事先基于发动机转速NE和负载系数确定对于气缸内喷油器110的温度容许范围。控制发动机转速等使得发动机10在此区域内运行。

虽然已经描述了其中气缸内喷油器110停止的本修改方案，但是本修改方案的控制装置可以甚至应用于如参考图2所述的气缸内喷油器110以供给压力喷射燃油的情况。

参考图5-8所述的发动机适于应用本修改方案的控制装置。

虽然已经详细描述并解释了本发明，但是可以清楚理解的是这只是解释和示例的方式而非采取限制的方式，本发明的精神和范围仅由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的控制装置，所述内燃机包括将燃油喷射到气缸中的第一燃油喷射机构，和将燃油喷射到进气歧管中的第二燃油喷射机构，所述控制装置包括：

喷射控制单元，其控制所述第一和第二燃油喷射机构，使得所述第一和第二燃油喷射机构参与燃油喷射，所述燃油喷射包括来自所述第一和第二燃油喷射机构之一的喷射被停止的状态，

检测单元，其检测所述第一燃油喷射机构不能正常运行，和

控制单元，其在所述第一燃油喷射机构不能正常运行时控制所述内燃机使得所述内燃机的气缸中的温度降低。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中所述控制单元基于所述第一燃油喷射机构的温度控制所述内燃机，使得所述内燃机的气缸中的温度降低。

3.根据权利要求2所述的用于内燃机的控制装置，其中基于所述内燃机的发动机转速和进气量计算所述第一燃油喷射机构的温度。

4.根据权利要求2所述的用于内燃机的控制装置，其中由基于所述内燃机的发动机转速和进气量所计算的温度以及温度波动因素来计算所述第一燃油喷射机构的温度。

5.根据权利要求4所述的用于内燃机的控制装置，其中所述温度波动因素包括基于进气门和排气门的重叠度以及点火正时的延迟量中的至少一个所计算的修正温度。

6.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中所述控制单元控制所述内燃机使得通过限制进入所述内燃机中的进气量来降低所述内燃机的气缸中的温度。

7.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中所述控制单元控制所述内燃机使得通过限制所述内燃机的转速来降低所述内燃机的气缸中的温度。

8.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中当所述第一燃油喷射机构的温度是至少预定温度时，通过所述控制单元降低所述内燃机的温度。

9.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其中所述第一燃油喷射机构是气缸内喷油器，且所述第二燃油喷射机构是进气歧管喷油器。

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