CN101523035A - 内燃机的燃料喷射控制装置 - Google Patents
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Abstract
ECU进行包括如下步骤的程序：当发动机处于怠速状态时(S100中为“是”)，只由进气通道喷射用喷射器喷射燃料的步骤(S110)；开始启动加法型的PFI计时的步骤(S120)；当PFI计时的计测值达到被设定成燃料性状越是轻质越短的设定值时(S130中为“是”)，则重置PFI计时的步骤(S140)；只由气缸内喷射用喷射器喷射燃料的步骤(S150)。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机，其具备向气缸内喷射燃料的第1燃料喷射机构(气缸内喷射用喷射器)和向进气通道或进气口内喷射燃料的第2燃料喷射机构(进气通道喷射用喷射器)，尤其涉及一种避免在怠速运行时发生的因第1燃料喷射机构而引起的问题，同时也避免附着物(沉积物)附着到第1燃料喷射机构的喷孔的技术。
背景技术
已知的内燃机具备：用于向内燃机的进气通道内喷射燃料的进气通道喷射用喷射器和用于向内燃机的燃烧室内喷射燃料的气缸内喷射用喷射器，并根据内燃机转数和内燃机负荷来决定进气通道喷射用喷射器和气缸内喷射用喷射器的燃料喷射比例。
但是，由于气缸内喷射用喷射器被暴露在燃烧室内的高温燃烧气体中，所以气缸内喷射用喷射器的喷孔部易于被沉积物附着。并且，当只从进气通道喷射用喷射器进行燃料喷射时，由于从气缸内喷射用喷射器中不喷射燃料，因此也不会进行伴随燃料气化的冷却，从而使喷孔部的温度上升，沉积物在喷孔部沉积的情况变得更加严重。由此沉积物将会妨碍从喷孔部喷射燃料，导致燃料喷雾的形状发生变化(粒径变大)，燃料喷射量比所需量更低，从而有引起失火，甚至燃烧不良的危险。
日本特开2005-201083号公报中公开了一种内燃机的喷射控制装置，其能有效抑制如上述的沉积物在气缸内喷射用喷射器的喷孔部沉积的情况。该内燃机的喷射控制装置具备：用于向内燃机的气缸内喷射燃料的气缸内喷射用喷射器；用于向进气通道喷射燃料的进气通道喷射用喷射器；以及驱动控制这些喷射器中的至少一个，从而切换燃料喷射形式的控制部。控制部将强行切换燃料喷射形式，以便在由进气通道喷射用喷射器进行燃料喷射的运行区域中，在规定期间内只由气缸内喷射用喷射器喷射燃料。
根据该内燃机的喷射控制装置，即使在由进气通道喷射用喷射器进行燃料喷射的运行区域中，只由气缸内喷射用喷射器进行规定期间的燃料喷射，通过喷射力能将沉积于气缸内喷射用喷射器的喷孔部的沉积物吹飞，从而去除该沉积物。并且，通过由所述气缸内喷射用喷射器进行的燃料喷射，从而能实现伴随燃料气化的喷孔部的冷却，能够抑制在喷孔部上重新沉积有沉积物。其结果为，能够抑制气缸内喷射用喷射器的燃料喷射量的下降。
但是，在内燃机所使用的燃料性状(性质和状态)中存在着允许范围内的偏差。例如有燃料性状为轻质的情况和重质的情况。当燃料所含的烯烃(具有1个以上碳双键的不饱和烃)的成分多，则燃料性状将变为轻质。另一方面，当燃料所含的烯烃的成分少则燃料性状将变为重质。当该烯烃的成分多时，则具有提前生成沉积物的倾向。但是，在上述的特开2005-201083号公报中，并未涉及有关燃料性状的不同。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的为提供如下的内燃机的燃料喷射控制装置：在具备向气缸内喷射燃料的第1燃料喷射机构和向进气通道或进气口内喷射燃料的第2燃料喷射机构的内燃机中，即使燃料性状存在偏差，也能有效地避免在第1燃料喷射机构的喷孔上附着沉积物。
本发明的内燃机的燃料喷射控制装置是，对具备向气缸内喷射燃料的第1燃料喷射机构和向进气通道内喷射燃料的第2燃料喷射机构的内燃机进行控制。该燃料喷射控制装置包括：设定部，对应于与第1燃料喷射机构的气缸内附着物的附着程度有关的燃料成分，来设定关于避免只由第2燃料喷射机构进行燃料喷射的条件；喷射控制部，对两种燃料喷射机构进行控制，以使第1燃料喷射机构和第2燃料喷射机构分担进行燃料喷射；控制部，对所述两种燃料喷射机构进行控制，从而当只由第2燃料喷射机构喷射燃料的情况下所述条件成立时，由第1燃料喷射机构喷射燃料。
根据本发明，在低转速低负荷时，为了确保燃烧稳定性和高压系统的NV(Noise & Vibration：噪音和振动)对策等，通常只由第2燃料喷射机构进行燃料喷射。此时，由于不从第1燃料喷射机构中喷射燃料且第1燃料喷射机构的喷孔被暴露在高温的燃烧室内，所以在喷孔上容易沉积有沉积物。并且，所述沉积物是否容易沉积将受到燃料性状的影响。因此，对应于与第1燃料喷射机构的气缸内附着物的附着程度有关的燃料成分，来设定关于避免只由第2燃料喷射机构进行燃料喷射的条件。例如，若燃料成分为容易促进沉积物沉积的性状，则设定成条件容易成立；若燃料成分为难以促进沉积物沉积的性状，则设定成条件难以成立。因此，在低转速低负荷下只由第2燃料喷射机构喷射燃料时，如燃料成分为容易促进沉积物沉积的性状则条件容易成立，所以提前从第1燃料喷射机构喷射燃料从而能够避免沉积物的沉积。其结果为，能够提供如下的内燃机的燃料喷射控制装置：在具备向气缸内喷射燃料的第1燃料喷射机构和向进气通道或进气口内喷射燃料的第2燃料喷射机构的内燃机中，即使燃料性状存在偏差，也能有效地避免在第1燃料喷射机构的喷孔上附着沉积物。
优选为，控制部对两种燃料喷射机构进行控制，以根据只由第2燃料喷射机构进行的燃料喷射状态，从第1燃料喷射机构进行的燃料喷射恢复到只由第2燃料喷射机构进行的燃料喷射。
依据本发明，根据只由第2燃料喷射机构进行的燃料喷射状态，例如只由第2燃料喷射机构进行的燃料喷射时间越长或其喷射次数越多，则越延长由第1燃料喷射机构进行的燃料喷射时间或越加大喷射次数，然后再恢复到只由第2燃料喷射机构进行的燃料喷射。而且，只由第2燃料喷射机构进行的燃料喷射时间越短或其喷射次数越少，则越缩短由第1燃料喷射机构进行的燃料喷射时间或越减少喷射次数，然后再恢复到只由第2燃料喷射机构进行的燃料喷射。因此，能够避免在第1燃料喷射机构上形成沉积物，同时还能实现在低转速低负荷时只运行第2燃料喷射机构而确保燃烧稳定性和高压系统的NV对策等。
更优选为，控制部在内燃机的状态处于怠速状态时，对两种燃料喷射机构进行控制。
根据本发明，在低转速低负荷区域的怠速状态中，能够确保燃烧稳定性和实现高压系统的NV对策等，同时也能避免沉积物附着在第1燃料喷射机构的喷孔上。
更优选为，燃料成分与烯烃的含量有关。
根据本发明，当烯烃的含量多(即所谓的燃料性状为轻质的状态)则容易促进沉积物的沉积，当烯烃的含量少(即所谓的燃料性状为重质的状态)则不易促进沉积物的沉积。所以，例如可根据内燃机起动时的转数上升状态(转数上升快则为轻质，转数上升慢则为重质)，从只由第2燃料喷射机构进行的燃料喷射切换成只由第1燃料喷射机构进行的燃料喷射。其结果为，即使燃料性状存在偏差也能有效地避免在第1燃料喷射机构上的沉积物。
附图说明
图1为，由本发明实施例的控制装置所控制的发动机系统的简要结构图。
图2为气缸内喷射用喷射器的剖面图。
图3为气缸内喷射用喷射器前端部的剖面图。
图4以及图5为，表示本发明实施例的控制装置即发动机ECU所执行程序的控制结构的流程图。
图6为，表示本发明实施例的控制装置的发动机ECU所存储的图(Map)。
图7以及图9为，表示适用于本发明实施例的控制装置的优选发动机的热态时的DI比关系图。
图8以及图10为，表示适用于本发明实施例的控制装置的优选发动机的冷态时的DI比关系图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。在下面的说明中，对同一个部件使用同一符号。其名称和功能也相同。因此，不对它们反复进行详细说明。
图1表示了由本发明实施例所涉及的内燃机燃料喷射控制装置即发动机ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)所控制的发动机系统的简要结构图。另外，虽然图1中表示作为发动机的直列四气缸汽油发动机，但本发明并不局限于此类发动机。
如图1所示，发动机10具备四个气缸112，各气缸112通过各自所对应的进气歧管20与共通的浪涌调整槽30相连。浪涌调整槽30通过进气管道40与空气滤清器50相连，并且，在进气管道40内配置有空气流量计42，还配置有由电动机60驱动的节流阀70。该节流阀70与加速踏板100互相独立，根据发动机ECU300的输出信号控制该节流阀的开度。另一方面，各气缸112与共通的排气歧管80相连，该排气歧管80与三元催化剂转换器90相连。
在各气缸112上，分别设置有用于向气缸内喷射燃料的气缸内喷射用喷射器110；和用于向进气口或/和进气通道内喷射燃料的进气通道喷射用喷射器120。这些喷射器110、120分别根据发动机ECU300的输出信号被进行控制。并且，各气缸内喷射用喷射器110与共通的燃料输送管130相连，该燃料输送管130经由可向燃料输送管130流通的止回阀140与发动机驱动式高压燃料泵150连接。另外，在本实施例中，虽然对分别设置两个喷射器的内燃机进行了说明，但本发明并不局限于这类内燃机。例如，也可以是设置有兼具气缸内喷射功能和进气通道喷射功能的1个喷射器(但是，即使只有一个喷射器，也具有两个喷孔，即向气缸内喷射燃料的喷孔和向进气口或/和进气通道内喷射燃料的喷孔)的内燃机。
如图1所示，高压燃料泵150的喷出一侧经由电磁旁通阀152连接在高压燃料泵150的吸入一侧。该电磁旁通阀152的开度越小，从高压燃料泵150向燃料输送管130内供给的燃料量就越增多，其结构为，当电磁旁通阀152全开时，将会停止从高压燃料泵150向燃料输送管130内供给燃料。另外，根据发动机ECU300的输出信号对电磁旁通阀152进行控制。
具体为，通过使用被设置于燃料输送管130中的燃料压力传感器400，利用发动机ECU300，对加压行程中关闭电磁旁通阀152的时机进行反馈控制，从而控制燃料输送管130内的燃料压力(燃压)，所述电磁旁通阀152被设置在通过由凸轮轴上安装的凸轮使泵柱塞上下移动而对燃料进行加压的高压燃料泵150中的泵吸入一侧上。即，通过发动机ECU300来控制电磁旁通阀152，从而控制从高压燃料泵150向燃料输送管130供给的燃料量以及燃料压力。
另一方面，各进气通道喷射用喷射器120被连接在共通的低压一侧的燃料输送管160上，燃料输送管160以及高压燃料泵150通过共通的燃料压力调节器170，与电动机驱动式的低压燃料泵180连接。并且，低压燃料泵180经由燃料过滤器190与燃料罐200连接。燃料压力调节器170的结构为，当从低压燃料泵180喷出的燃料的燃料压力高于预定的设定燃料压力时，燃料压力调节器170能够将从低压燃料泵180喷出的燃料的一部分送回燃料罐200，从而能够阻止被供给于进气通道喷射用喷射器120的燃料压力以及供给至高压燃料泵150的燃料压力，高于上述的设定燃料压力。
发动机ECU300是由数字计算机所构成，其具备：通过双向总线310相互连接的ROM(Read Only Memory)320、RAM(Random Access Memory)330、CPU(Central Processing Unit)340、输入端口350以及输出端口360。
空气流量计42产生与吸入空气量成比例的输出电压，该空气流量计42的输出电压通过A/D转换器370输入到输入端口350。在发动机10上安装有水温传感器380，其用于产生与发动机冷却水温成比例的输出电压，该水温传感器380的输出电压，通过A/D转换器390被输入到输入端口350。
在燃料输送管130上安装有燃料压力传感器400，其用于产生与燃料输送管130内的燃料压力成比例的输出电压，该燃料压力传感器400的输出电压，通过A/D转换器410被输入到输入端口350。在三元催化剂转换器90上游的排气歧管80上安装有空燃比传感器420，其用于产生与排气中的氧浓度成比例的输出电压，该空燃比传感器420的输出电压，通过A/D转换器430被输入到输入端口350。
本实施例所涉及的发动机系统中的空燃比传感器420，是产生与发动机10中燃烧的混合气体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)。并且，作为空燃比传感器420还可以使用O2传感器，其以开启/关闭(ON-OFF)的方式，检测在发动机10中燃烧的混合气体的空燃比相对于理论空燃比是浓厚还是稀薄。
加速器踏板100被连接在加速器开度传感器440上，其产生与加速器踏板100的踏入量成比例的输出电压，加速器开度传感器440的输出电压，将通过A/D转换器450被输入到输入端口350。另外，在输入端口350上连接有产生表示内燃机转数的输出脉冲的转数传感器460。在发动机ECU300的ROM320中预先以图表化存储有：将根据从所述加速器开度传感器440以及转数传感器460所得的内燃机负荷率以及内燃机转数，对应运行状态而设定的燃料喷射量的值，以及根据内燃机冷却水温的补正值等。
参照图2，对气缸内喷射用喷射器110进行说明。图2为气缸内喷射用喷射器110的纵向剖面图。
如图2所示，在气缸内喷射用喷射器110中，喷嘴体760隔着隔板(spacer)被喷嘴支架固定于该喷射器的主体740的下端上。喷嘴体760在其下端形成有喷孔500，针阀520可上下移动地被配置于喷嘴体760内。针阀520的上端与在主体740内滑动自如的芯部540抵接，弹簧560通过芯部540而对针阀520向下施力，针阀520位于喷嘴体760的内周表面522上，其结果为，在通常状态时喷孔500处于关闭状态。
在主体740的上端插入固定有套筒570，在套筒570内形成有燃料通道580，燃料通道580的下端一侧通过主体740内的通道被连通到喷嘴体760的内部，针阀520上升时从喷孔500喷射燃料。燃料通道580的上端一侧经由过滤器600被连接于燃料导入口620，该燃料导入口620被连接于图1的燃料输送管130上。
电磁螺线管640被配置成，在主体740内包围套筒570的下端部。电磁螺线管640通电时，芯部540克服弹簧560而上升，燃料压力向上推动针阀520，而使喷孔500敞开，从而执行燃料喷射。电磁螺线管640被连接到绝缘外壳650内的电线660上，能够接收来自发动机ECU300的用于开阀的电信号。当发动机ECU300不输出该用于开阀的电信号时，气缸内喷射用喷射器110不进行燃料喷射。
通过接收来自发动机ECU300的用于开阀的电信号，来控制气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射时机以及燃料喷射期间。通过控制该燃料喷射期间而能调节来自气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射量。即，通过该电信号(在最小燃料喷射量以上的区域中)能够控制成喷射少量的燃料。为了进行该控制，有时在发动机ECU300和气缸内喷射用喷射器110之间，还设置有EDU(Electronic Driver Unit：电子驱动单元)。
由于向具有此类构造的气缸内喷射用喷射器110供给的燃料压力非常高(13MPa程度)，所以在开阀时和闭阀时将会发生很大的噪音和振动。这种噪音和振动虽然在发动机10的负荷大且转数高的区域内，不被搭载该发动机10的车辆上的乘客的听觉所察觉，但在发动机10的负荷小且转数低的区域内将会被乘客察觉。在此，本实施例所涉及的内燃机控制装置的发动机ECU300在轻负荷时，将会进行降低向气缸内喷射用喷射器110供给的燃料压力的控制。并且，在这种降低燃料压力的情况下，为了避免只来自气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射量不足的状况，而从进气通道喷射用喷射器120喷射燃料，从而执行实现发动机10所要求的输出性能的控制。
图3中表示了气缸内喷射用喷射器110的前端部的剖面图。气缸内喷射用喷射器110的前端部是由设置有喷孔500的阀体502、成为燃料储藏的袋腔容积504、针阀前端部506以及燃料滞留部508所构成。
在进气行程以及压缩行程从气缸内喷射用喷射器110喷射燃料后，从燃料滞留部508被挤压到针阀前端部506的燃料的一部分，不会从喷孔500喷射到气缸内喷射用喷射器110的外部，而是残留在袋腔容积504中。另外，当气缸内喷射用喷射器110继续停止运行时，燃料由于油密而从密封部漏出到袋腔容积504内。
在燃烧室内对混合气体进行点火，火焰横穿气缸内喷射用喷射器110时，在高温的燃烧生成气体中含有NOx，气缸内发生2NO←→N2+O2的可逆反应。此时，
(第1状态)右边的O2与袋腔容积504内的燃料的一部分，在火焰通过的同时进行反应，而使温度上升。
(第2状态)但是，大部分燃料在氧气不足的状态下进行燃烧而残留，在该温度条件下变成碳，从而慢慢地堵塞喷孔500。
气缸内喷射用喷射器110前端温度受到燃烧气体的热量的影响较大，另外还有来自头部的受热，向燃料放热等原因，但温度越高变成碳从而慢慢地堵塞喷孔500的倾向越明显(第2状态)。并且，若从第1状态考虑，则袋腔容积504内的温度上升和NOx浓度，与沉积物的生成有关。
因此，燃料的碳(碳元素)含量、气缸内喷射用喷射器110前端温度以及NOx浓度将会成为沉积物生成的指标。
在本实施例中，尤其着眼于这些指标中的碳含量。例如，当发动机10起动时的发动机转数的上升快，则燃料性状的轻质度高(轻质度高则挥发性高，所以起动时的发动机10的转数上升快)，并具有包含较多烯烃的倾向。由于烯烃为具有1个以上的碳双键的不饱和烃，所以烯烃含量越多，则越容易提前在气缸内喷射用喷射器110的前端上生成沉积物。
在本实施例所涉及的内燃机的燃料喷射控制装置中，在从喷射器喷射的燃料难以气化的低水温区域(即冷态时)，和发动机10的转速为低速的区域(尤其在怠速区域)中，专门从(只由)进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射。这是由于发动机10在此类低水温区域和低速区域中运行时，若由气缸内喷射用喷射器110喷射燃料，则导致喷雾形态的劣化，或燃烧变得缓慢，其比由进气通道喷射用喷射器120喷射燃料的情况，更容易出现燃烧状态劣化的倾向，从而有燃油消耗率的恶化以及废气性状劣化的可能性。另外，在此类低速区域(且低负荷区域)中，由于发动机10的运行噪音小，所以驾驶员将会更加明显地感觉到用于向气缸内喷射用喷射器110供给燃料的高压燃料泵150的运行噪音。因此，停止高压燃料泵150的运行(在打开高压燃料泵150的电磁旁通阀的状态下)，从而实现NV降低。
如上所述，在优选只由进气通道喷射用喷射器120喷射燃料的运行区域中，由于不会从气缸内喷射用喷射器110喷射燃料，因此沉积物容易沉积在喷孔500上。尤其当燃料性状为轻质时则会加速形成沉积物。因此，在本实施例所涉及的内燃机的燃料喷射控制装置中，将对喷射器进行控制，以便在只由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射的区域中，对应于燃料性状，而由气缸内喷射用喷射器110进行燃料喷射。
参照图4，对通过本实施例所涉及的燃料喷射控制装置的发动机ECU300而执行的程序的控制结构进行说明。并且，该程序以预定的周期反复被执行。
步骤(以下将步骤简称为S)100中，发动机ECU300对发动机10是否处于怠速状态进行判断。此时，发动机ECU300根据从加速器开度传感器440输入的信号所表示的加速器踏板的踏入量，来判断是否处于怠速状态。当发动机10处于怠速状态时(S100中为“是”)，处理将移向S110。反之(S100中为“否”))则结束该处理。
在S110中，发动机ECU300执行燃料喷射控制，以便只由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射。S300中，发动机ECU300将开始PFI计时。该PFI计时为，发动机ECU300能够检测出已到达规定时间的加算计时。另外PFI计时也可以是发动机ECU300能够检测到从规定时间减去后剩余时间为0时的减算计时。
在S130中，发动机ECU300对PFI计时是否已到达规定时间进行判断。该规定时间是根据燃料性状而设定的，对其在后面进行详细的描述。当PFI计时已到达规定时间时(S130中为“是”)，处理将移向S140。反之(S130中为“否”)，则结束该处理。
在S140中，发动机ECU300将重置PFI计时。S150中，发动机ECU300执行燃料喷射控制，以便只由气缸内喷射用喷射器110进行燃料喷射。然后结束该处理。
基于上述的结构以及流程图，对通过被本实施例的燃料喷射控制装置的发动机ECU300所控制的发动机的操作进行说明。
当发动机10处于怠速状态时(S100中为“是”)，从提高燃烧对策、排气烟度对策以及NV对策等观点出发，只由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射(S110)。用于计测只由进气通道喷射用喷射器120喷射燃料的时间的PFI计时开始(S120)，若达到在气缸内喷射用喷射器110上可能会形成沉积物而设定的规定时间时(S130中为“是”)，则只由气缸内喷射用喷射器110喷射燃料(S150)。此时，由于处于怠速状态，由气缸内喷射用喷射器110喷射全部数量的总燃料喷射量(对来自气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射量和来自进气通道喷射用喷射器120的燃料喷射量进行合计的喷射量)，所以不得小于气缸内喷射用喷射器110的最小燃料喷射量(在燃料喷射时间和燃料喷射量的关系中使线性成立的最小燃料量)。因此，能够只从气缸内喷射用喷射器110喷射规定的燃料。
PFI计时的设定时间，作为在气缸内喷射用喷射器110上可能会形成沉积物的指标，将图6所示的燃料性状作为参数而设定。如图6所示，燃料性状越是轻质(烯烃成分越多)，PFI计时的设定值就被设定成越短。另外，以燃料性状作为参数的PFI计时的设定值仅仅是一个例子，本发明并不局限于该图6所示的内容(实线、虚线、一点划线、二点划线)。
如上所述，在发动机处于怠速状态时，燃料性状越是轻质，只由进气通道喷射用喷射器喷射燃料的时间就越短，还由气缸内喷射用喷射器进行燃料喷射。因此，对两种喷射器进行控制，以使燃料成分越是轻质且含有大量的烯烃成分越容易形成沉积物时，越提前将只由进气通道喷射用喷射器进行的燃料喷射切换为只由气缸内喷射用喷射器进行的燃料喷射。由此，能够有效地避免在气缸内喷射用喷射器的喷孔处形成沉积物。
<变化例>
下面，对本实施例所涉及的燃料喷射控制装置的变化例进行说明。图5中对本变化例的燃料喷射控制装置即发动机ECU300所执行的程序的控制结构进行说明。另外，以预先设定的周期反复执行该程序。除了该流程图以外，都与上述实施例相同。因此，不重复对其进行详细说明。
在图4所示的流程图以及图5所示的流程图中，不同的是以下两点：(1)不计算只由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射的时间，而是对于来自进气通道喷射用喷射器120的燃料喷射次数进行计数；(2)当只由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射且计数条件成立时，则只由气缸内喷射用喷射器110进行燃料喷射，当恢复条件成立则再恢复到只由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射。
对于在图5所示的流程图的处理中与图4所示的流程图相同的处理，将使用相同的步骤符号。对它们的处理也相同。因此，在此省略对流程图的相同说明。
S200中，每次由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射，发动机ECU300在计数CNT中加上1。
S210中，发动机ECU300对计数CNT是否已到达设定值进行判断。该设定值是根据燃料性状设定的。另外，将在后面对其进行详细的描述。当计数CNT达到设定值(S210中为“是”)时，处理将移向S150。反之(S210中为“否”)，则结束该处理。
S220中，每次由气缸内喷射用喷射器110进行燃料喷射，发动机ECU300从计数CNT中减去1。
S230中，发动机ECU300对计数CNT是否已达到0以下进行判断。当计数CNT达到0以下时(S230中为“是”)，处理将移向S240。反之(S230中为“否”)，则结束该处理。
S240中，发动机ECU300执行只由进气通道喷射用喷射器120喷射燃料的燃料喷射控制。由此，在发动机10处于怠速状态时，从为了避免在气缸内喷射用喷射器110的喷孔处形成沉积物的只由气缸内喷射用喷射器110进行的燃料喷射，切换到原来的适合于提高燃烧对策、排气烟度对策以及NV对策等的只由进气通道喷射用喷射器120进行的燃料喷射。
基于上述的结构以及流程图，对本变化例所涉及的燃料喷射控制装置即发动机ECU300所控制的发动机的运行进行说明。
当发动机10处于怠速状态时(S100中为“是”)，从提高燃烧对策、排气烟度对策以及NV对策等观点出发，只由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射(S110)。每经过一次只由进气通道喷射用喷射器120进行的燃料喷射，在计数CNT中加上1(S200)，若达到作为在气缸内喷射用喷射器110上可能会形成沉积物而设定的设定值时(S210中为“是”)，则只由气缸内喷射用喷射器110进行燃料喷射(S150)。此时，能够只从气缸内喷射用喷射器110喷射大于气缸内喷射用喷射器110的最小燃料喷射量的规定燃料的这一点，与上述相同。
计数CNT的设定值，是将在气缸内喷射用喷射器110上可能会形成沉积物而作为指标，并且将图6所示的燃料性状作为参数而设定。如图6所示，燃料性状越是轻质(烯烃成分越多)，计数CNT的设定值就被设定成越小。另外，以燃料性状作为参数的计数CNT的设定值仅仅是一个例子，本发明并不局限于该图6所示的内容。
当每进行一次只由气缸内喷射用喷射器110喷射燃料，在计数CNT中减去1(S220)，当对应于只由进气通道喷射用喷射器120喷射燃料的次数而只由气缸内喷射用喷射器110喷射燃料时，则切换至原来的只由进气通道喷射用喷射器120进行的燃料喷射。即，每经过一次由进气通道喷射用喷射器120进行的燃料喷射，在计数CNT中加上1，每经过一次由气缸内喷射用喷射器110进行的燃料喷射则从计数CNT中减去1，当计数CNT变成0以下时，则恢复到只由进气通道喷射用喷射器120进行的燃料喷射。
通过如上设定，在发动机处于怠速状态时，燃料性状越是轻质，则越减少只由进气通道喷射用喷射器进行燃料喷射的次数，而且还由气缸内喷射用喷射器进行燃料喷射。因此，对两种喷射器进行控制为，燃料成分越是轻质且含有大量烯烃成分而容易形成沉积物时，越提前从只由进气通道喷射用喷射器进行的燃料喷射切换至只由气缸内喷射用喷射器进行的燃料喷射。由此，能够有效地避免在气缸内喷射用喷射器的喷孔处形成沉积物。并且，若对应于只由进气通道喷射用喷射器120喷射燃料的次数而只由气缸内喷射用喷射器110进行燃料喷射时，则切换至原来的只由进气通道喷射用喷射器120进行的燃料喷射。因此，在发动机10处于怠速状态时，能够恢复到原来的适合于提高燃烧对策、排气烟度对策以及NV对策等目的的，只由进气通道喷射用喷射器120进行的燃料喷射，从而能在提高燃烧对策、排气烟度对策以及NV对策等，与避免形成沉积物之间得到平衡。
<适用于该控制装置的发动机(之一)>
下面，对适用于本实施例所涉及的控制装置的发动机(之一)进行说明。
参照图7和图8，对表示对应于发动机10的运行状态的信息，即气缸内喷射用喷射器110和进气通道喷射用喷射器120的喷射分担比(以下也称为DI比(r))的图(Map)进行说明。这些图被存储于发动机ECU300的ROM320中。图7为发动机10的热态时(hot state)用图，图8为发动机10的冷态时(cold state)用图。
如图7和图8所示，这些图是以发动机10的转数为横轴，以负荷率为纵轴，将气缸内喷射用喷射器110的分担比作为DI比r用百分比表示。
如图7和图8所示，在每个被发动机10的转数和负荷率所确定的运行区域中，均设有DI比r。“DI比r＝100％”表示只由气缸内喷射用喷射器110进行燃料喷射的区域，“DI比r＝0％”表示只由进气通道喷射用喷射器120进行燃料喷射的区域。而“DI比r≠0％”、“DI比r≠100％”以及“0％<DI比r<100％”表示由气缸内喷射用喷射器110和进气通道喷射用喷射器120分担进行燃料喷射的区域。另外，概略地说，气缸内喷射用喷射器110有助于输出性能的提高，进气通道喷射用喷射器120有助于混合气体的均匀性。根据以发动机10的转数和负荷率而分别使用上述特性各异的两种喷射器，从而在发动机10处于通常运行状态下(例如，怠速时的催化剂升温时段，可认为属于一种通常运行状态以外的非通常运行状态之一例)，只进行均匀燃烧。
并且，如图7和图8所示，将其区分为热态时的图和冷态时的图，对气缸内喷射用喷射器110和进气通道喷射用喷射器120的DI分担率r进行了规定。若发动机10的温度不同，则使用被设定成气缸内喷射用喷射器110和进气通道喷射用喷射器120的不同控制领域的图，检测发动机10的温度，当发动机10的温度大于等于预定的温度阈值时，选择图7的热态时的图，反之选择图8所示的冷态时的图。根据分别选择的图，并基于发动机10的转数和负荷率，对气缸内喷射用喷射器110和/或进气通道喷射用喷射器120进行控制。
对图7和图8中设定的发动机10的转数以及负荷率进行说明。图7的NE(1)被设定在2500～2700rpm，KL(1)被设定在30～50％，KL(2)被设定在60～90％。另外，图8的NE(3)被设定在2900～3100rpm。即，NE(1)<NE(3)。另外，也对图7的NE(2)和图8的KL(3)、KL(4)进行适当设定。
当比较图7和图8时，则图8所示的冷态用图中的NE(3)，要高于图7所示的热态用图中的NE(1)。这表明发动机10的温度越低，越使进气通道喷射用喷射器120的控制领域扩大到发动机转数高的区域。即，由于发动机10处于冷却的状态，所以(例如，即使不从气缸内喷射用喷射器110喷射燃料也)难以在气缸内喷射用喷射器110的喷孔处沉积沉积物。因此，设定成扩大用进气通道喷射用喷射器120喷射燃料的区域，从而能够提高均匀性。
当比较图7和图8时，则在热态用图的NE(1)以上的区域中，以及在冷态用图的NE(3)以上的区域中，发动机10的转数均为“DI比r＝100％”。另外，在热态用图的KL(2)以上的区域中，以及在冷态用图的KL(4)以上的区域中，负荷率均为“DI比r＝100％”。这表明在预定的发动机高转数区域中只使用气缸内喷射用喷射器110，在预定的发动机高负荷区域中只使用气缸内喷射用喷射器110。即，在高转数区域和高负荷区域中，即使只由气缸内喷射用喷射器110进行燃料喷射，也由于发动机10的转数和负荷高且进气量多，所以仅使用气缸内喷射用喷射器110也容易使混合气体均匀化。于是，从气缸内喷射用喷射器110喷射的燃料在燃烧室内因气化潜热(从燃烧室获取热量)而被气化。由此，在压缩端上的混合气体的温度下降。由此提高抗振动性能。另外，由于燃烧室的温度下降，也能提高吸入效率，实现高输出功率。
在图7的热态用图中，在负荷率KL(1)以下时只使用气缸内喷射用喷射器110。这表示发动机10的温度高时，在预定的低负荷区域中只使用气缸内喷射用喷射器110。这是由于在热态时发动机10处于温热状态，因此沉积物容易沉积在气缸内喷射用喷射器110的喷孔处。但是，由于通过使用气缸内喷射用喷射器110喷射燃料而能够降低喷孔温度，因此能避免沉积物的沉积，也可以确保气缸内喷射用喷射器的最小燃料喷射量，从而使气缸内喷射用喷射器110不发生堵塞，因此，将其作为使用气缸内喷射用喷射器110的区域。
当比较图7和图8时，只在图8的冷态用图中存在“DI比r＝0％”的区域。这表示发动机10的温度低时，在预定的低负荷区域(KL(3)以下)中只使用进气通道喷射用喷射器120。这是由于发动机10被冷却使发动机10的负荷低且进气量也低，所以燃料难以雾化。由于在该区域中，由气缸内喷射用喷射器110进行的燃料喷射难以产生良好的燃烧，也由于尤其在低负荷和低转数的区域中不需要使用气缸内喷射用喷射器110来实现高输出功率，所以不使用气缸内喷射用喷射器110，而只使用进气通道喷射用喷射器120。
另外，在通常运行时以外的情况下，发动机10处于怠速时的催化剂升温时的情况(非通常运行状态时)下，控制气缸内喷射用喷射器110以便进行分层燃烧。通过只在上述的催化剂升温运行中进行分层燃烧，从而促进催化剂升温，实现排气排放的提高。
<适用于本控制装置的发动机(之二)>
下面，对适用于本实施例所涉及的控制装置的发动机(之二)进行说明。并在以下的发动机(之二)的说明中，省略了与发动机(之一)相同的说明。
参照图9和图10，对表示对应于发动机10的运行状态的信息，即气缸内喷射用喷射器110和进气通道喷射用喷射器120的喷射分担比的图进行说明。这些图被存储于发动机ECU300的ROM320中。图9为发动机10的热态用图，图10为发动机10的冷态用图。
若对图9和图10进行比较，则在以下的观点上与图7和图8不同。在热态用图的NE(1)以上的区域中，以及在冷态用图的NE(3)以上的区域中，发动机10的转数均为“DI比r＝100％”。另外，在热态用图中除了低转数区域之外的KL(2)以上的区域中，以及在冷态用图中除了低转数区域之外的KL(4)以上的区域中，负荷率均为“DI比r＝100％”。这表明在预定的发动机高转数区域中只使用气缸内喷射用喷射器110，在预定的发动机高负荷区域中只使用气缸内喷射用喷射器110的区域较多。但是，在低转数区域的高负荷区域中，从气缸内喷射用喷射器110喷射的燃料形成的混合气体的混合并不良好，燃烧室内的混合气体具有不均匀而燃烧不稳定的倾向。因此，随着移到不发生此类问题的高转数区域，增大气缸内喷射用喷射器的喷射比率。另外，随着移到发生此类问题的高负荷区域，减少气缸内喷射用喷射器的喷射比率。在图9和图10中用十字箭头表示这些DI比r的变化。由此，能够抑制因燃烧不稳定引起的发动机的输出扭矩的变动。另外，需要明确的是，这些与随着移到预定的低转数区域中而减少气缸内喷射用喷射器110的喷射比率，以及随着移到预定的低负荷区域中而增大气缸内喷射用喷射器110的喷射比率是大致等同的。另外，在上述区域(图9以及图10中标有十字箭头的区域)以外的区域中的只由气缸内喷射用喷射器110喷射燃料的区域(高转速一侧、低负荷一侧)中，即使只使用气缸内喷射用喷射器110也容易使混合气体均匀化。因此，从气缸内喷射用喷射器110喷射的燃料在燃烧室内因气化潜热(从燃烧室获取热量)而被气化。由此，在压缩端上的混合气体的温度下降。因此可提高抗振动性能。另外，由于燃烧室的温度下降，提高吸入效率，能实现高输出功率。
另外，在使用图7至图10进行说明的发动机10中，均匀燃烧是通过将气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射时机定在进气行程而实现的，分层燃烧是通过将气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射时机定在压缩行程而实现的。具体为，通过将气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射时机设在压缩行程，从而能够实现分层燃烧，即对在火花塞周围的浓厚混合气体偏多而全体燃烧室来说稀薄的混合气体进行点火。另外，即使将气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射时机设在进气行程，只要能在火花塞周围使浓厚混合气体偏多，就算是进气行程喷射也能实现分层燃烧。
在此所说的分层燃烧，包括分层燃烧以及以下所述的弱分层燃烧的两种燃烧。弱分层燃烧是使进气通道喷射用喷射器120在进气行程中喷射燃料，在整个燃料室中生成稀薄且均匀的混合气体，然后使气缸内喷射用喷射器110在压缩行程中喷射燃料，而在火花塞周围生成浓厚的混合气体，从而提高燃烧状态。在催化剂升温时优选使用此类弱分层燃烧。其理由如下：在催化剂升温时，为使高温的燃烧气体到达催化剂，而需要大幅度延迟点火时机且维持良好的燃烧状态(怠速状态)。并且，还需要供给一定程度的燃料量。要想通过分层燃烧达到此目的存在燃料量太少的问题，而要想通过均匀燃烧达到，也存在维持良好燃烧所需的延迟量小于分层燃烧的问题。从上述观点出发，在催化剂升温时优选使用弱分层燃烧，但是使用分层燃烧和弱分层燃烧中的任意一种均可。
另外，在使用图7至图10进行说明的发动机10中，由于以下原因，通过气缸内喷射用喷射器110进行的燃料喷射时机优选在压缩行程中进行。只是，上述的发动机10，在大部分的基本区域中(基本区域是指，除了只在催化剂升温时进行的使进气通道喷射用喷射器120进行进气行程喷射，并使气缸内喷射用喷射器110进行压缩行程喷射的弱分层燃烧区域以外的区域)，由气缸内喷射用喷射器110进行的燃料喷射时机为进气行程。但是，由于存在以下理由，因此以燃烧稳定化为目的，可暂时将气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射时机设在压缩行程中进行喷射。
通过将气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射时机设在压缩行程中，而在气缸内温度较高的时机中，通过喷射燃料而冷却混合气体。由于提高冷却效果所以能改善抗振性能。并且，若将气缸内喷射用喷射器110的燃料喷射时机设在压缩行程中，由于从燃料喷射到点火时机的时间短，所以能实现因喷雾而引起的气流的增强，能提高燃烧速度。由于所述抗振性能的提高和燃烧速度的上升，所以能够避免燃烧变动，并能够提高燃烧稳定性。
并且，还可以不依据发动机10的温度(即时在热态时和冷态时中的任意一种情况下)，在关闭怠速时(怠速开关关闭的情况、踩加速器踏板的情况)，就可以使用图7至图9所示的热态用图(不管是否是冷态热态，在低负荷区域中使用气缸内喷射用喷射器110)。
本次公开的实施例仅为示例，但并不限制本发明。本发明的范围不是以上述说明而是以权利要求书记载的范围为准，与权利要求的范围具有等同的含义以及范围内的所有变更均属于本发明的范围。
Claims (10)
1、一种内燃机的燃料喷射控制装置，具备向气缸内喷射燃料的第1燃料喷射机构和向进气通道内喷射燃料的第2燃料喷射机构，其包括：
设定部，对应于与所述第1燃料喷射机构的气缸内附着物的附着程度有关的燃料成分，来设定关于避免只由所述第2燃料喷射机构进行燃料喷射的条件；
喷射控制部，对两种燃料喷射机构进行控制，以使所述第1燃料喷射机构和所述第2燃料喷射机构分担进行燃料喷射；
控制部，对所述两种燃料喷射机构进行控制，从而当只由所述第2燃料喷射机构喷射燃料的情况下所述条件成立时，由所述第1燃料喷射机构喷射燃料。
2、如权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置，所述控制部在所述内燃机的状态处于怠速状态时对所述两种燃料喷射机构进行控制。
3、如权利要求1所述的内燃机的燃料喷射控制装置，所述控制部对所述两种燃料喷射机构进行控制，以根据只由所述第2燃料喷射机构进行的燃料喷射状态，从所述第1燃料喷射机构进行的燃料喷射恢复到只由所述第2燃料喷射机构进行的燃料喷射。
4、如权利要求3所述的内燃机的燃料喷射控制装置，所述控制部在所述内燃机的状态处于怠速状态时对所述两种燃料喷射机构进行控制。
5、如权利要求1至4中任意一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置，所述燃料成分与烯烃的含量有关。
6、一种内燃机的燃料喷射控制装置，具备向气缸内喷射燃料的第1燃料喷射机构和向进气通道内喷射燃料的第2燃料喷射机构，其包括：
设定单元，对应于与所述第1燃料喷射机构的气缸内附着物的附着程度有关的燃料成分，来设定关于避免只由所述第2燃料喷射机构进行燃料喷射的条件；
对两种燃料喷射机构进行控制，以使所述第1燃料喷射机构和所述第2燃料喷射机构分担进行燃料喷射的单元；
控制单元，对所述两种燃料喷射机构进行控制，从而当只由所述第2燃料喷射机构喷射燃料的情况下所述条件成立时，由所述第1燃料喷射机构喷射燃料。
7、如权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置，所述控制单元在所述内燃机的状态处于怠速状态时对所述两种燃料喷射机构进行控制。
8、如权利要求6所述的内燃机的燃料喷射控制装置，所述控制单元还包括一单元，该单元对所述两种燃料喷射机构进行控制，以根据只由所述第2燃料喷射机构进行的燃料喷射状态，从所述第1燃料喷射机构进行的燃料喷射恢复到只由所述第2燃料喷射机构进行的燃料喷射。
9、如权利要求8所述的内燃机的燃料喷射控制装置，所述控制单元在所述内燃机的状态处于怠速状态时对所述两种燃料喷射机构进行控制。
10、如权利要求6至9中任意一项所述的内燃机的燃料喷射控制装置，所述燃料成分与烯烃的含量有关。
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