CN100497914C - 用于内燃机的控制设备 - Google Patents

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Abstract

发动机ECU执行的程序包括以下步骤：判断在低压燃料***中存在异常(S100)；当确定在低压燃料***中存在异常时(S100中的“是”)停止进气歧管喷射器；当发动机运转获得在缸内喷射器和进气歧管唢射器之间的喷射分担状态时(在S120中的“是”)，增大目标净化率(S130)；减小VVT重叠(S140)；并且延迟点火正时(S150)。

Description

用于内燃机的控制设备
技术领域
本发明涉及包括用于将燃料喷射进入气缸的第一燃料喷射机构(缸内喷射器)和用于将燃料向进气歧管或者进气口喷射的第二燃料喷射机构(进气歧管喷射器)的内燃机。尤其是，本发明涉及在分担燃料喷射的区域中抑制其中燃料必须仅仅从第一燃料喷射机构喷射的状态中的扭矩变化的技术。
背景技术
公知的内燃机包括用于将燃料喷入发动机的进气歧管的进气歧管喷射器和用于将燃料喷射进入发动机燃烧室的缸内喷射器，其中，进气歧管喷射器与缸内喷射器的燃料喷射比率基于发动机速度和发动机负荷来确定。
在由于缸内喷射器或者将燃料供应到缸内喷射器的燃料***(以下称为高压燃料供应***)的故障而引起的运行故障的情况下，缸内喷射器的燃料喷射将停止。
至于在这种运行故障中的故障安全措施，可以通过禁止燃料从缸内喷射器喷射并且将燃烧模式固定为均匀燃烧模式以仅仅进行从进气歧管喷射器的燃料喷射，来确保行驶。然而，由于进气歧管喷射器设定成承担缸内喷射器的辅助作用，不能供应对应于节流阀全开时的吸入空气的燃料量，由此在故障安全模式中的空燃比将变稀。会有由于燃烧不良而扭矩不足的情况。
日本专利公开No.2000-145516公开了一种发动机控制装置，在由缸内喷射器的运行故障引起的故障安全模式中，即使仅仅由进气歧管喷射器的燃料喷射控制过程中，该装置可以适合地维持空燃比以获得适合的驱动力。这种发动机控制装置包括直接将燃料喷入燃烧室的缸内喷射器、将燃料喷入进气***的进气歧管喷射器和电子控制式节流阀。当基于发动机运转状态设定的目标燃料喷射量超过缸内喷射器的预定喷射量时，发动机控制装置通过进气歧管喷射器的燃料喷射来补偿不足量。这种发动机控制装置还包括判断缸内喷射器和将燃料供应到缸内喷射器的高压燃料供应***的异常的异常判断单元、将判断为异常时的进气歧管喷射器的最大喷射量与目标喷射量比较以在目标燃料喷射量超过最大喷射量时将目标燃料喷射量固定为最大喷射量的目标燃料校正单元、基于固定为最大喷射量的目标燃料喷射量和目标空燃比计算目标进气量的目标进气量校正单元和基于目标进气量计算关于电子控制式节流阀的节流阀开度指示值的节流阀开度指示值计算单元。
在该发动机控制装置中，当在缸内喷射器和将燃料供应到缸内喷射器的高压燃料供应***中感测到异常时，进气歧管喷射器的最大喷射量与基于发动机运行状态设定的目标燃料喷射量进行比较。当目标燃料喷射量超过最大喷射量时，目标燃料喷射量固定为最大喷射量。目标进气量基于该固定的目标燃料喷射量和目标空燃比计算。基于所计算的目标进气量计算关于电子控制式节流阀的节流阀开度指示值。因而，当在缸内喷射器***中感测到异常时，禁止缸内喷射器进行燃料喷射，并且仅仅从进气歧管喷射器喷射燃料。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关于电子控制式节流阀的节流阀开度指示值。在由缸内喷射器***的故障引起的故障安全模式中，不管加速器踏板如何努力地下压，节流阀开度将开启到对应于目标空燃比的水平。因而，空燃比得到适合的维持，以获得适合的驱动力。
在日本专利公开No.2000-145516中公开的发动机控制装置中，当高压燃料供应***发生异常时，缸内喷射器的燃料喷射停止以仅仅从进气歧管喷射器进行燃料喷射。然而，该公开没有公开进气歧管喷射器和将燃料供应到进气歧管喷射器的燃料供应***中的故障。
发明内容
本发明目的是提供一种用于内燃机的控制设备，在该内燃机中将燃料喷射进入气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷射进入进气歧管的第二燃料喷射机构分担燃料喷射，该控制设备即使在第二燃料喷射机构侧有故障的情况下维持内燃机正常的运转。
根据本发明的一个方面，用于内燃机的控制设备控制内燃机，该内燃机包括将燃料喷射进入气缸中的第一燃料喷射机构、将燃料喷射进入进气歧管的第二燃料喷射机构、将燃料供应到第一燃料喷射机构的第一燃料供应机构和将燃料供应到第二燃料喷射机构的第二燃料供应机构。控制设备包括：控制单元，控制第一和第二燃料喷射机构，使得第一和第二燃料喷射机构分担燃料喷射，包括第一和第二燃料喷射机构中的一个喷射停止的状态，和判断在第二燃料供应机构中存在异常的异常判断单元。当异常判断单元判断在第二燃料供应机构中存在异常时，控制单元进行控制使得燃料从第一燃料喷射机构喷射，不从第二燃料喷射机构喷射。
当确定在内燃机的进气歧管喷射器中存在异常时，其中该内燃机包括将燃料喷射进入气缸中的第一燃料喷射机构(缸内喷射器)和将燃料喷射进入进气歧管的第二燃料喷射机构(进气歧管喷射器)，燃料从缸内喷射器喷射，而燃料从进气歧管喷射器的喷射被禁止。因而，存在诸如建立进气歧管喷射器和控制设备之间连接的电气配线断开等的异常的情况下，基于缸内喷射器喷射燃料能够维持通常的内燃机运转。因而，提供一种用于内燃机的控制设备，在该内燃机中将燃料喷射进入气缸中的第一燃料喷射机构和将燃料喷射进入进气歧管的第二燃料喷射机构分担燃料喷射，该控制设备即使在第二燃料喷射机构侧有故障的情况下维持内燃机正常的运转。
优选地，控制设备进一步包括净化控制单元，当由于异常判断单元确定在第二燃料供应***中存在异常的结果第二燃料喷射机构不进行燃料喷射时，与在第二燃料供应机构中没有进行异常判断的情况相比，净化控制单元控制设置在内燃机中的净化机构以增大净化率。
根据本发明，被感测到异常的进气歧管喷射器的燃料量减少通过增大净化率明显地补偿进气***的燃料量。因而，能够用良好的混合状态的吸入空气和燃料补偿进气***的燃料。
进一步优选地，控制设备进一步包括调整单元，调整单元调整设置在内燃机中的可变阀正时机构，使得当由于异常判断单元确定在第二燃料供应机构中存在异常的结果第二燃料喷射机构不进行燃料喷射时，与在第二燃料供应机构中没有进行异常判断的情况相比，进气阀和排气阀的重叠得到降低。
根据本发明，能够减小进气阀和排气阀的重叠，以抑制来自燃烧室的进气回火。因而，能够抑制由包含在回火中的PM(微粒物)引起的在进气歧管喷射器或者进气口处堆积沉积物。由于只要进气歧管自身没有故障，当进气歧管喷射器不进行燃料喷射时，能够维持没有堆积沉积物的状态，即使在例如修理电气配线之后也能够使用该进气歧管喷射器。进一步，由于燃烧状态因内部EGR(废气再循环)因子的降低而得到提高，当进气阀和排气阀的重叠减小时，能够抑制扭矩的变化。
进一步优选地，控制设备进一步包括调整单元，调整单元调整设置在内燃机中的点火正时可变机构，使得当由于异常判断单元确定在第二燃料供应机构中存在异常的结果第二燃料喷射机构不进行燃料喷射时，与在第二燃料供应机构中没有进行异常判断的情况相比，点火正时被延迟。
根据本发明，点火正时被延迟，并且燃烧温度被降低以抑制NOx的产生。通过与点火正时设定在MBT(对于最佳扭矩的最小点火提前)附近的情况(其中，燃烧压力最高，燃烧温度也是高的)相比延迟点火正时，燃烧压力和燃烧温度降低，从而能够抑制NOx的产生。通过降低燃烧温度和抑制NOx，能够抑制在缸内喷射器的喷射孔处堆积沉积物。因而，在缸内喷射器和进气歧管喷射器分担燃料喷射的区域中，即使仅仅是缸内喷射器而不是进气歧管喷射器进行燃料喷射的情况下，能够抑制朝着在缸内喷射器的前端处喷射孔堆积沉积物。
进一步优选地，控制设备进一步包括调整单元，调整单元调整可变阀正时机构或者点火正时可变机构，使得当由于异常判断单元确定在第二燃料供应机构中存在异常的结果第二燃料喷射机构不进行燃料喷射时在第一燃料喷射机构的前端处堆积沉积物的条件将不会变得比在第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构在相同的运转条件下分担燃料喷射的情况下在第一燃料喷射机构的前端处堆积沉积物的条件恶化。
根据本发明，调整单元调整可变阀正时机构或者点火正时可变机构。调整单元调整这些机构，使得在缸内喷射器的前端堆积沉积物的条件在仅仅缸内喷射器进行燃料喷射的时候不会变得比进气歧管喷射器和缸内喷射器分担燃料喷射的时候恶化。例如，点火正时被延迟。通过减小阀重叠以降低内部EGR率，基于良好的燃烧状态延迟点火正时。因而，降低了燃烧温度，抑制了NOx的产生。因而，能够抑制在缸内喷射器的喷射孔处堆积沉积物。
进一步优选地，条件包括关于第一燃料喷射机构的前端处的温度的条件。
根据本发明，基于缸内喷射器的前端处的温度(例如，在进气歧管喷射器和缸内喷射器分担燃料喷射情况和仅仅由缸内喷射器进行燃料喷射的情况之间，缸内喷射器的前端温度大致相等或者较低)，延迟点火正时，并且降低燃烧温度，以抑制在缸内喷射器的喷射孔处堆积沉积物。
进一步优选地，控制设备，还包括调整单元，所述调整单元调整可变阀正时机构或者点火正时可变机构，使得在由于异常判断单元确定在第二燃料供应机构中存在异常的结果第二燃料喷射机构不进行燃料喷射的情况下在第二燃料喷射机构或者其附近堆积沉积物的条件将不会变得比在第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构在相同的运转条件下分担燃料喷射的情况下在第二燃料喷射机构的前端处或者其附近堆积沉积物的条件恶化。
根据本发明，调整单元调整可变阀正时机构或者点火正时可变机构。调整单元调整机构使得当仅仅缸内喷射器进行燃料喷射时在进气歧管喷射器的前端或者其附近堆积沉积物的条件将不会变得比在进气歧管喷射器和缸内喷射器分担燃料喷射的情况下恶化。例如，减小阀的重叠。进一步，通过减小阀重叠和降低内部EGR率，基于良好的燃烧状态延迟点火正时。因而，能够减小进气阀和排气阀的重叠以抑制来自燃烧室的进气回火。因而，能够抑制包含在回火中的PM引起的在进气歧管喷射器或者进气口处堆积沉积物。
进一步优选地，第一燃料喷射机构是缸内喷射器，第二喷射机构是进气歧管喷射器。
根据本发明，提供用于内燃机的控制设备，在该内燃机中，缸内喷射器作为第一燃料喷射机构，进气歧管喷射器作为第二燃料喷射机构，每个单独地设置，这两个喷射器分担燃料喷射，当在诸如建立控制设备和进气歧管喷射器之间的连接的电气配线断开的故障的情况下，在抑制扭矩变化的同时，缸内喷射器进行燃料喷射，并且避免在进气歧管喷射器和管内喷射器处堆积沉积物。
从下面详细的本发明描述中，结合附图，本发明的前述和其它目的、特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是示出在根据本发明一个实施例的控制设备的控制下的发动机***结构的示意图。
图2是由作为根据本发明一个实施例的控制设备的发动机ECU执行的程序控制结构流程图。
图3表示对应于发动机暖机状态的DI比率图，其中根据本发明的一个实施例的控制设备适合地应用到该发动机中。
图4表示对应于发动机冷机状态的DI比率图，其中根据本发明的一个实施例的控制设备适合地应用到该发动机中。
图5表示对应于发动机暖机状态的DI比率图，其中根据本发明的一个实施例的控制设备适合地应用到该发动机中。
图6表示对应于发动机冷机状态的DI比率图，其中根据本发明的一个实施例的控制设备适合地应用到该发动机中。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。相同的部件具有相同的参考标号，其名称和功能也相同。因而，将不重复其详细的描述。
图1是在发动机ECU(电子控制单元)的控制下发动机***结构的示意图，其中发动机ECU是根据本发明一个实施例的用于内燃机的控制设备。尽管发动机为直列四缸汽油发动机，但是本发明不限于这种发动机。
如在图1中所示，发动机10包括四个气缸112、每个气缸经由相应的进气歧管20连接到公共的稳压箱30。稳压箱30经由进气管40连接到空气滤清器50。空气流量计42布置在进气管40中，并且由电动机60驱动的节流阀70也布置在进气管40中。独立于加速器踏板100，节流阀70具有基于发动机ECU300的输出信号控制的开度。每个气缸112连接到公共的排气歧管80，排气歧管80连接到三元催化转换器90。
每个气缸112设置有用于将燃料喷射进入气缸的缸内喷射器110和用于将燃料喷入进气口或者/和进气歧管的进气歧管喷射器120。基于发动机ECU300的输出信号控制喷射器110和120。进一步，每个气缸的缸内喷射器110连接到公共的燃料输送管130。燃料输送管130经由允许在朝向燃料输送管130的方向上流动的止回阀140连接到发动机驱动式高压燃料泵150。尽管在本发明中说明了具有两个分开设置的喷射器的内燃机，但是本发明不限于这种内燃机。例如，内燃机可以具有能够同时进行缸内喷射和进气歧管喷射的一个喷射器。
如在图1中所示，高压燃料泵150的排出侧经由电磁溢流阀152连接到高压燃料泵150的吸入侧。随着电磁溢流阀152的开度变小，从高压燃料泵150供应到燃料输送管130的燃料量增加。当电磁溢流阀152全开时，从高压燃料泵150供应到燃料输送管130的燃料供应停止。基于发动机ECU300的输出信号控制电磁溢流阀152。
具体地，高压燃料泵150借助于连接于凸轮轴的凸轮通过泵柱塞的垂直工作对燃料加压，设置在高压燃料泵150的泵的吸入侧处的电磁溢流阀152的加压行程中的关闭时间使用设置在燃料输送管130处的燃料压力传感器400通过发动机ECU300而反馈控制，由此控制燃料输送管130中的燃料压力(燃料压力)。换言之，通过发动机ECU300控制电磁溢流阀152，控制从高压燃料泵150供应到燃料输送管130的燃料量和压力。
每个进气歧管喷射器120连接到在低压侧的公共燃料输送管160。燃料输送管160和高压燃料管150经由公共燃料压力调节器170连接到电动机驱动式低压燃料泵180。低压燃料泵180经由燃料滤清器190连接到燃料箱200。当从低压燃料泵180喷射的燃料的燃料压力变成高于预定设定的燃料压力时，燃料压力调节器170使从低压燃料泵180输出的燃料的一部分回流到燃料箱200。因而，可以防止供应到进气歧管喷射器120的燃料压力和供应到高压燃料泵150的燃料压力变得高于设定的燃料压力。
发动机ECU300以数字计算机为基础，并且包括经由双向总线310彼此连接的ROM(只读存储器)320、RAM(随机存储器)330、CPU(中央处理单元)340、输入端口350和输出端口360。
空气流量计42产生与吸入空气成比例的输出电压。空气流量计42的输出电压经由A/D转换器370施加到输入端口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连接于发动机10。冷却剂温度传感器380的输出电压经由A/D转换器390施加到输入端口350。
产生与高压输送管130中的燃料压力成比例的输出电压的燃料压力传感器400连接于高压输送管130。燃料压力传感器400的输出电压经由A/D转换器410施加到输入端口350。产生与排气中的氧浓度成比例的空燃比传感器420连接到三元催化转换器90的排气歧管80的上游。空燃比的输出电压经由A/D转换器430施加到输入端口350。
本实施例的发动机***中的空燃比传感器420是产生与在发动机10中燃烧的空气燃料混合气的空燃比成比例的输出电压的满量程空燃比传感器(线性空燃比传感器)。空燃比传感器420可以是以开/关的方式检测在发动机10中燃烧的空气燃料混合气的空燃比相对于化学计算的空燃比是浓还是稀的O2传感器。
产生与加速器踏板100的踏板位置成比例的输出电压的加速器踏板位置传感器440连接到加速器踏板100。加速器踏板位置传感器440的输出电压经由A/D转换器450施加到输入端口350。产生表示发动机速度的输出脉冲的转速传感器460连接到输入端口350。基于通过上述的加速器踏板位置传感器440和转速传感器460获得的发动机负荷因子和发动机速度，对应于运转状态设定的燃料喷射量的值、基于发动机冷却剂温度的修正值等预先制成图存储在发动机ECU300的ROM320中。
炭罐230是用于捕获从燃料箱200排出的燃料蒸气的容器，并且经由纸质通道260连接到燃料箱200。炭罐230还连接到净化通道280以将其中所捕获的燃料蒸气供应到发动机10的进气***。净化通道280与在进气管40的节流阀70的下游开口的净化端口290连通。如在现有技术领域中公知，炭罐230填充有吸附燃料蒸气的吸附剂(活性炭)。在净化过程中将空气经由止回阀引入到炭罐230的空气通道270形成在炭罐230中。进一步，控制净化量的净化控制阀250设置在净化通道280中。净化控制阀250的开度是在发动机300的占空控制下，由此控制待在炭罐230中净化的燃料蒸气量和因而引入到发动机10的燃料量(以下称为净化燃料量)。基于净化燃料量计算净化率。或者，根据目标净化率计算净化燃料量，并且发动机ECU300进行净化控制阀250的开度的占空控制，使得能够实现所计算的净化燃料量。
参照图2，描述作为本实施例的控制设备的发动机ECU300执行的程序的控制结构。以预定的时间间隔或者以预定的发动机10的曲柄转角执行该流程中的程序。
在步骤(以下将步骤缩写为S)100中，发动机ECU300判断是否感测到低压燃料***中的异常。例如，当连接进气歧管120和发动机ECU300的电气配线断开使得不能够消除进气歧管喷射120的部分上的反馈控制的偏差时，检测低压燃料***中的异常。注意，低压燃料***中的异常不包括低压燃料泵180的非工作状态。当感测到低压燃料***的异常时(在S100中的“是”)，控制进行到S110，否则(在S100中的“否”)，控制进行到S200。
在S110，发动机ECU300禁止进气歧管喷射器120进行燃料喷射。在S120，发动机ECU300判断发动机10的当前运转状态是否在缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的喷射分担区域。该判断是以后述的图为基础的。当发动机10的当前运转状态在缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的喷射分担区域内时(在S120中的“是”)，控制进行到S130，否则(在S120中的“否”)，控制进行到S160。
在S130，发动机ECU300增大目标净化率。净化控制阀250的开度在占空控制下，使得能够实现目标净化率(来实现对应于目标净化率的净化燃料量)。因而，增加净化量以补偿进气歧管喷射器120喷射的燃料量。由于进气***的燃料与吸入的空气充分混合，能够在禁止进气歧管喷射器120喷射燃料的情况下抑制扭矩变化。
在S140，发动机ECU300通过VVT(可变阀正时)减小进气阀和排气阀的重叠。由于进气阀和排气阀的重叠减小了，能够抑制进气从燃烧室回火。因而，能够抑制在进气歧管喷射器或者进气口处由于包含在回火中的PM引起的沉积物的堆积。进一步，由于当进气阀和排气阀的重叠减小时内部EGR率减小，燃烧状态变得良好，从而允许抑制扭矩的变化。
在S150，发动机ECU300延迟点火正时。因而，能够实现燃烧温度和NOx的降低。在缸内喷射器110的前端的温度能够得到降低。因而，能够抑制朝着缸内喷射器110的前端处的喷射孔堆积沉积物。
在S160，发动机ECU300对净化控制阀250的开度进行占空控制，使得目标净化率以通常的方式实现(实现对应于目标净化率的净化燃料量)。
在S200，发动机300控制发动机10以执行通常的运转。
此处基于上述的结构和流程图，将描述作为根据本实施例的内燃机的控制设备的发动机ECU300的控制下的发动机10的运转。
当在低压燃料***中发生异常时(在S100中的“是”)，进气歧管喷射器120停止(S110)。当发动机10的当前运转状态在缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的喷射分担区域内时(在S120中的“是”)，目标净化率增大(S130)。由于用来自进气***的良好进气状态的燃料来补偿，即使在进气歧管喷射器的燃料喷射停止时，也能够抑制反映燃烧变化的扭矩变化。
进一步，进行减小VVT重叠量的控制(S140)。响应于减小进气阀和排气阀的重叠，抑制了来自燃烧室的进气回火。因而，能够抑制在进气歧管喷射器和/或进气口处的沉积物的堆积。进一步，减小进气阀和排气阀的重叠，使得内部EGR率得到降低，导致良好的燃烧状态。因而，扭矩变化得到抑制。
接着，进行延迟点火正时的控制(S150)。通过延迟点火正时，燃烧温度被降低以允许抑制NOx。通过降低燃烧温度和抑制NOx，能够抑制在缸内喷射器的喷射孔处的沉积物的堆积。
因而，进行了减小VVT重叠和延迟点火正时的控制。两者协同实现抑制在缸内喷射器110的喷射孔处沉积物的堆积的效果、抑制在缸内喷射器110的喷射孔处和在进气歧管喷射器120附近的沉积物的堆积的效果和抑制由停止的进气歧管喷射器120引起的扭矩变化的效果。这将以缸内喷射器110的前端处的温度为示例进行具体描述。在缸内喷射器110和进气歧管喷射器120分担燃料喷射的情况下，确定点火正时的延迟量或者通过VVT的进气阀和排气阀的重叠量以避免到达前端温度的上限值，该前端温度的上限值对应于沉积物将不在缸内喷射器的喷射孔处堆积的水平。对于在进气歧管喷射器120处或者在进气歧管喷射器120附近的沉积物，通过考虑在缸内喷射器110和进气歧管喷射器120分担燃料喷射的情况下进气歧管喷射器120喷射的燃料冲走沉积物，确定点火正时的延迟量或者进气阀和排气阀的重叠度使得在进气歧管喷射器120或者其附近不沉积沉积物。
调整可变阀正时机构或者点火正时可变机构，使得在相同的运转条件下，在进气歧管喷射器120不进行燃料喷射的情况下在缸内喷射器110的前端处堆积沉积物的条件不会比在缸内喷射器110和进气歧管喷射器120分担燃料喷射的情况下的在缸内喷射器110的前端处堆积沉积物的条件更差。类似地，调整可变阀正时机构或者点火正时可变机构，使得在相同的运转条件下，在进气歧管喷射器120不进行燃料喷射的情况下在进气歧管喷射器120或者其附近处堆积沉积物的条件不会比在缸内喷射器110和进气歧管喷射器120分担燃料喷射的情况下的在进气歧管喷射器120或者其附近处堆积沉积物的条件恶化更差。
因而，尽管当低压燃料***有异常时停止进气歧管喷射器，净化量增大以补偿具有良好混合的来自进气***的燃料。通过VVT进气阀和排气阀的重叠得到减小以降低回火。因而，能够抑制在进气歧管喷射器和其附近处产生由于包含在回火中的PM引起沉积物。进一步，延迟点火正时以降低燃烧温度，并且抑制NOx的产生以避免在缸内喷射器处产生沉积物。
(本控制设备能够适合地应用到其中的发动机(1))
以下将描述本实施例的控制设备应用到其中的发动机(1)。
参照图3和图4，现在将描述作为与发动机10的运转状态相关的信息的表示缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比率(以下还称为DI比率(r))的映射。该映射存储于发动机ECU300的ROM300中。图3是发动机10的暖机状态时的映射，图4是发动机10的冷机状态时的映射。
在图3和图4的映射中，缸内喷射器110的燃料喷射比率以百分比表示为DI比率r，其中，发动机10的发动机速度沿着横轴绘制，负荷因子沿着纵轴绘制。
如在图3和图4中所示，针对由发动机10的发动机速度和负荷因子确定的每个运转区域设定DI比率。“DI RATIO r＝100％”表示仅仅执行缸内喷射器110的燃料喷射的区域，“DI RATIO r＝0％”表示仅仅执行进气歧管喷射器120的燃料喷射的区域。“DI RATIO r≠0％”且“DI RATIO r≠100％”与“0％<DI RATIO r<100％”每个表示缸内喷射器110和进气歧管喷射器120分担燃料喷射的区域。一般而言，缸内喷射器110有助于动力性能的增加，而进气歧管喷射器120有助于空气燃料混合气的均一性。根据发动机10的发动机速度和负荷因子适合地选择具有不同的特性的这两种类型的喷射器，使得在发动机10的通常的运转状态(例如，在怠速期间催化剂预热状态是异常运转状态的一个示例)中仅仅进行均匀燃烧。
进一步，如在图3和图4中所示，缸内喷射器110和进气歧管喷射器120的DI比率r在发动机暖机状态和冷机状态时的映射中分别地定义。映射设置成表示随着发动机10的温度变化的缸内喷射器110和进气歧管喷射器120的不同的控制区域。当所检测的发动机10的温度等于或者高于预定温度阈值时，选择在图3示出的暖机状态的映射；否则，选择图4所示的冷机状态的映射。根据所选择的映射，基于发动机10的发动机速度和负荷因子，控制缸内喷射器110和/或进气歧管喷射器120。
现在将描述在图3和图4中设定的发动机10的发动机速度和负荷因子。在图3中，NE(1)设定为2500rpm到2700rpm，KL(1)设定为30％至50％，KL(2)设定为60％至90％。在图4中，NE(3)设定为2900rpm至3100rpm。即，NE(1)<NE(3)。也适合地设定图3中的NE(2)以及图4中的KL(3)和KL(4)。
比较图3和图4，在图4所示的冷机状态的映射中的NE(3)大于在图3所示的暖机状态的映射中的NE(1)。这表明，随着发动机10的温度变低，进气歧管喷射器120的控制区域扩大包括了较高的发动机速度区域。即，在发动机10是冷机状态下，沉积物不可能堆积在缸内喷射器110的喷射孔中(即使燃料没有从缸内喷射器110喷射)。因而，能够扩大使用进气歧管喷射器120进行燃料喷射的区域，由此提高了均匀性。
比较图3和图4，在暖机状态的映射中发动机10的发动机速度是NE(1)或者更高区域是“DI RATIO r＝100％”，并且在冷机状态的图中，发动机10的发动机速度是NE(3)或者更高区域是“DI RATIO r＝100％”。在负荷因子方面，在暖机状态的映射中负荷因子是KL(2)或者更大的区域是“DI RATIO r＝100％”，并且在冷机状态的图中，负荷因子是KL(4)或者更大的区域是“DI RATIO r＝100％”。这意味着在预定的高发动机速度区域和在预定的高发动机负荷区域中仅仅使用缸内喷射器110。即，在高速区域或者高负荷区域，即使仅仅通过缸内喷射器110进行燃料喷射，发动机10的发动机速度和负荷高且进气量充足使得仅仅使用缸内喷射器110就可以易于获得均匀空气燃料混合气。以此方式，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室内伴随气化潜热(或者吸收燃烧室的热量)而雾化。因而，空气燃料混合气的温度在压缩端降低使得提高了防震的性能。进一步，由于燃烧室内的温度降低，进气效率得到提高，这导致了高动力。
在图3的暖机状态图中，当负荷因子是KL(1)或者更小时，也仅仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射。这表明当发动机10的温度高时，在预定的低负荷区域中仅仅使用缸内喷射器110。当发动机10在暖机状态下时，沉积物可能堆积在缸内喷射器110的喷射孔中。然而，当使用缸内喷射器110进行燃料喷射时，能够降低喷射孔的温度，在这情况下，防止了沉积物的堆积。进一步，在确保其最小燃料喷射量时可以防止缸内喷射器110的堵塞。因而，缸内喷射器110仅仅用在相关的区域中。
比较图3和图4，区域“DI RATIO r＝0％”仅仅出现在图4的冷机状态的映射中。这表明当发动机10的温度是低时，在预定的低负荷区域(KL(3)或者更小)中，仅仅通过进气歧管喷射器120进行燃料喷射。当发动机10是冷机状态，负荷是低的且进气量是小时，燃料更不易于雾化。在这种区域中，难于确保利用缸内喷射器110的喷射的燃料进行良好的燃烧。进一步，尤其是在低负荷和低速区域中，不需要使用缸内喷射器110的高动力。因而，在相关的区域中，仅仅通过进气歧管喷射器120而不使用缸内喷射器110进行燃料喷射。
进一步，在非通常运转的运转中，或者在发动机10的怠速期间的催化剂预热状态(异常运转状态)下，缸内喷射器110被控制使得进行分层充气燃烧。通过只在催化剂预热操作期间引起分层充气燃烧，催化剂预热促进了排放性能的提高。
(本控制设备适合应用到其中的发动机(2))
以下将描述本实施例的控制设备适合应用到其中的发动机(2)。在以下对发动机(2)的描述中，将不在重复类似于发动机(1)的构造。
参照图5和图6，将描述作为与发动机10的运转状态相关的信息的缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比率的映射。映射存储在发动机ECU300的ROM320中。图5是发动机10的暖机状态时的映射，图6是发动机10的冷机状态时的映射。
图5和图6不同于图3和图4在于：“DI RATIO r＝100％”保持在暖机状态的映射中的发动机10的发动机速度等于或者高于NE(1)的区域中，以及保持在冷机状态的映射中发动机速度是NE(3)或者更高的区域中。进一步，“DI RATIO r＝100％”保持在暖机状态映射中的除了低速区域(负荷因子是KL(2)或者更大)以外的区域中，并且保持在冷机状态映射中除了低速区域(负荷因子是KL(4)或者更大)以外的区域中。这意味着在发动机速度在预定高水平的区域中仅仅通过缸内喷射器110执行燃料喷射，并且意味着在发动机负荷在预定高水平的区域中仅仅通过缸内喷射器110经常进行燃料喷射。然而，在低速和高负荷区域，从缸内喷射器110喷射的燃料所产生的空气燃料混合气的混合是差的，在燃烧室内这样的非均匀空气燃料混合气会导致不稳定的燃烧。因而，随着发动机速度增大到这样的问题不可能发生的区域，缸内喷射器110的燃料喷射比率增大，而随着发动机负荷增大到这样的问题可能发生的区域，缸内喷射器110的燃料喷射比率减小。DI比率r的这些变化由图5和图6中的十字箭头表示。在以此方式，能够抑制引起不稳定燃烧的发动机输出扭矩的变化。注意，这些措施大致等同于随着发动机的状态向预定低速区域移动而减少缸内喷射器110的燃料喷射比率、或者随着发动机状态向预定低负荷区域移动而增大缸内喷射器110的燃料喷射比率的措施。进一步，在除了上述区域以外的仅仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射(高速侧和低速侧)的区域(由图5和图6中的十字箭头表示)，即使当仅仅使用缸内喷射器110进行燃料喷射时，空气燃料混合气能够易于设定成均匀。在这情况下，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室内伴随气化潜热而雾化(通过吸收来自燃烧室的热量)。因而，在压缩端，空气燃料混合气的温度降低，由此提高了防震性能。进一步，利用燃烧室的降低的温度，进气效率得到提高，这导致了高的动力输出。
在结合图3-图6描述的发动机中，如将在以下描述，在压缩行程中优先实现缸内喷射器110的燃料喷射正时。当在压缩行程中设定缸内喷射器110的燃料喷射正时时，空气燃料混合气由燃料喷射冷却，而气缸中的温度相对高。因而，增强了冷却效果以提高防震性能。进一步，当在压缩行程中设定缸内喷射器110的燃料喷射正时时，从燃料喷射开始到点火所需的时间是短的，这确保所喷射的燃料强的穿透性。因而，燃烧速率得到提高。防震性能的改进和燃烧速率的增大能够防止燃烧的变化，并且因而，提高了燃烧的稳定性。
尽管已经详细描述和图示了本发明，可以清楚地理解到该描述仅仅是图示和示例性的，不是限制性的，本发明的精神和范围仅仅由权利要求的条款的限定。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括将燃料喷射进入气缸中的第一燃料喷射机构、将燃料喷射进入进气歧管的第二燃料喷射机构、将燃料供应到所述第一燃料喷射机构的第一燃料供应机构和将燃料供应到所述第二燃料喷射机构的第二燃料供应机构，所述控制设备包括：
控制单元，控制所述第一和第二燃料喷射机构，使得所述第一和第二燃料喷射机构分担燃料喷射，所述燃料喷射包括所述第一和第二燃料喷射机构中的一个喷射停止的状态，和
异常判断单元，判断所述第二燃料供应机构中异常的存在，
其中，当所述异常判断单元判断在所述第二燃料供应机构中存在异常时，所述控制单元进行控制，使得燃料从所述第一燃料喷射机构喷射，而不从所述第二燃料喷射机构喷射。
2.根据权利要求1所述的控制设备，进一步包括净化控制单元，当由于所述异常判断单元判断在所述第二燃料供应机构中存在异常而导致所述第二燃料喷射机构不进行燃料喷射时，与没有作出在所述第二燃料供应机构中存在异常的判断的情况相比，所述净化控制单元控制设置在所述内燃机中的净化机构以增大净化率。
3.根据权利要求1所述的控制设备，进一步包括调整单元，所述调整单元调整设置在所述内燃机中的可变阀正时机构，使得当由于所述异常判断单元判断在所述第二燃料供应机构中存在异常而导致所述第二燃料喷射机构不进行燃料喷射时，与没有作出在所述第二燃料供应机构中存在异常的判断的情况相比，进气阀和排气阀的重叠被减少。
4.根据权利要求1所述的控制设备，进一步包括调整单元，所述调整单元调整设置在所述内燃机中的点火正时可变机构，使得当由于所述异常判断单元判断在所述第二燃料供应机构中存在异常而导致所述第二燃料喷射机构不进行燃料喷射时，与没有作出在所述第二燃料供应机构中存在异常的判断的情况相比，点火正时被延迟。
5.根据权利要求1所述的控制设备，进一步包括调整单元，所述调整单元调整可变阀正时机构或者点火正时可变机构，使得在
Figure C200580032959C0003085132QIETU
所述内燃机相同操作情况下，当由于所述异常判断单元判断在所述第二燃料供应机构中存在异常而导致所述第二燃料喷射机构不进行燃料喷射时，在所述第一燃料喷射机构中喷射燃料的前端处堆积沉积物的条件不会变得比在所述第一燃料喷射机构和所述第二燃料喷射机构分担燃料喷射的情况下在所述第一燃料喷射机构的所述前端处堆积沉积物的条件更差。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其中，所述条件包括关于所述第一燃料喷射机构的所述前端处的温度的条件。
7.根据权利要求1所述的控制设备，还包括调整单元，所述调整单元调整可变阀正时机构或者点火正时可变机构，使得在相同的操作情况下，在由于所述异常判断单元判断在所述第二燃料供应机构中存在异常而导致所述第二燃料喷射机构不进行燃料喷射的情况下，在所述第二燃料喷射机构的前端或者其附近堆积沉积物的条件不会变得比在所述第一燃料喷射机构和所述第二燃料喷射机构分担燃料喷射的情况下在所述第二燃料喷射机构的所述前端处或者其附近堆积沉积物的条件更差。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制设备，其中，所述第一燃料喷射机构是缸内喷射器，所述第二喷射机构是进气歧管喷射器。
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