用於內燃機的燃料供應設備的製作方法

2023-07-24 15:02:16

專利名稱：用於內燃機的燃料供應設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於僅具有將燃料噴射到氣缸中的缸內噴射器的內燃機的 燃料供應設備，或者用於具有將燃料噴射到進氣歧管或進氣口中的缸內噴 射器和進氣歧管噴射器的內燃機的燃料供應設備。更具體而言，本發明涉 及用於抑制在缸內噴射器的噴射孔中沉積物的形成的技術。
背景技術：
例如在日本專利早期公開號07-103048中描述了一種用於設置有缸內 噴射器和進氣歧管噴射器的內燃機並用於控制兩個噴射器之間的燃料噴射 比率的燃料噴射設備。
在日本專利早期公開號07-103048描述的設備中，對應於各個氣缸的 缸內噴射器連接至共用燃料輸送管。燃料輸送管經由允許朝向輸送管流動 的止回閥連接至由內燃機驅動的高壓燃料泵。高壓燃料泵設置有電磁閥， 並控制電磁閥的打開/關閉時機以調整從高壓燃料泵排放的燃料量。
在該現有設備中，在加速踏板的下壓程度(即內燃機的負載)大於規 定基準值的高負載工作期間，在進氣衝程的早期階段僅從進氣歧管噴射器 朝向進氣口噴射燃料。在上述高負載工作期間，電磁閥保持全開，由此阻 止從高壓燃料泵向輸送管的燃料供應。
還已知一種設置有進氣歧管噴射器(用於將燃料噴射到進氣歧管中) 和缸內噴射器(用於持續地將燃料噴射到燃燒室中)的內燃機，其中當發 動機負載低於預設負載時停止從進氣歧管噴射器的燃料噴射，並當發動機 負載高於預設負載時從進氣歧管噴射器噴射燃料。在該內燃機中，將與從兩個噴射器噴射的燃料的和相對應的總噴射量預定為內燃機負載的函數， 且隨著內燃機負載的升高增大總噴射量。
缸內噴射器被安裝成使得其噴射孔直接向內燃機的燃燒室開口。其將 已經由燃料泵增壓的燃料直接噴射到氣缸中。將燃料直接噴射到內燃機的 氣缸中的缸內噴射器被設置成在壓縮衝程的後期階段噴射燃料以對氣缸內 的空燃混合物的混合狀態進行高精度控制，以提高燃料效率等。在這樣將 燃料直接噴射到氣缸中的缸內噴射器中，燃料壓力較高，這導致高壓燃料 系統中的噪音和振動。具體而言，在低負載工作期間(例如，怠速)，內 燃機僅會產生較低的噪音，由此使得來自高壓燃料系統的噪音和振動變得 明顯。
此外，因為缸內噴射器被布置成其末端(設置用於噴射燃料的噴射孔 處)突出到燃燒室中，所以容易在噴射孔內蓄積沉積物，這會導致錯誤的 燃料噴射。更具體而言，在缸內噴射器的末端處的噴射孔位於燃燒室中， 在高溫環境下沉積物會在噴射孔中蓄積，由此妨礙噴射所期望量的燃料。 缸內噴射器末端處的溫度受到從燃燒氣體接收的熱量的很大影響。其還受 到從氣缸蓋接收的熱量、擴散至燃料的熱量、和其他因素的影響。認為隨 著溫度上升沉積物會逐漸使噴射孔縮窄。
日本專利早期公開號09-021369揭示了一種用於具有這種高壓燃料供 應系統的內燃機的燃料噴射控制設備，旨在實現低負載工作時的穩定燃 燒。用於內燃機的該燃料噴射控制設備包括用於對燃料增壓的燃料增壓裝 置、用於通過打開/關閉閥以受控方式來噴射由燃料增壓裝置增壓的燃料的 燃料噴射裝置、用於檢測從外部施加至發動機的負載的外部負載檢測裝 置、以及用於在由外部負載檢測裝置檢測到的負載低於規定值時降低燃料 增壓裝置的壓力的壓力改變裝置。
根據用於內燃機的上述燃料噴射控制設備，外部負載檢測裝置檢測當 前從外部施加至發動機的負載，且檢測值被輸出至壓力改變裝置。壓力改 變裝置根據由外部負載檢測裝置檢測到的值來設定由燃料增壓裝置施加至 從燃料噴射裝置噴射的燃料的壓力。燃料噴射裝置然後噴射已經根據設定 壓力被增壓的燃料。當外部負載檢測裝置檢測到從外部施加至發動機的負載不大於規定值時，壓力改變裝置就進行控制以降低由燃料增壓裝置施加 的壓力，由此降低供應至燃料噴射裝置的燃料的壓力。相較於燃料壓力較 高的情況，隨著燃料壓力降低，燃料噴射裝置的閥打開速度加速。因此， 能夠縮短閥完全打開所需的時間，並穩定在較短噴射時段噴射的燃料量。
噴射器中的缸內噴射器安裝至氣缸蓋，使得其噴射孔開口至燃燒室。 這意味著相較於進氣歧管噴射器，其噴射孔附近的部分容易遭受高溫。當 缸內噴射器的在噴射孔附近的部分承受高溫時，針、片及其他部件會膨 脹，導致燃料噴射量低於其目標值。在僅通過進氣歧管噴射器進行燃料噴 射時上述問題將更為嚴重，這是因為缸內噴射器內的燃料幾乎不移動，並 且燃料和缸內噴射器兩者均承受高溫。
因此，在緊接著從通過進氣歧管噴射器的燃料噴射切換至通過缸內噴 射器的燃料噴射之後，由於缸內噴射器膨脹的原因，燃料噴射量立即變得 小於其目標值(儘管是暫時的)。這不可避免地導致更稀的空燃比。
同時，在日本專利早期公開號09-021369中描述的用於內燃機的燃料
噴射控制設備中，在低負載工作期間燃料壓力降低，認為這樣可降低燃料
供應壓力系統因高壓導致的噪音和震動(NV)。此外，在低負載工作 中，可以降低從缸內噴射器噴射的燃料量，或者甚至可以停止從缸內噴射 器的燃料噴射。可以僅通過進氣歧管噴射器來噴射燃料以確保更均勻的燃 料供應，或者可增大從進氣歧管噴射器噴射的燃料量。
但是，如果降低從缸內噴射器噴射的燃料量或者甚至停止從其的燃料 噴射，因為缸內噴射器未被通過其的燃料冷卻，所以缸內噴射器的末端處 的溫度會升高。在這種情況下，位於缸內噴射器的末端處的噴射孔的溫度 將升高，且沉積物將逐漸阻塞噴射孔。

發明內容
已經進行了本發明以解決上述現有問題。本發明的目的在於提供一種 用於內燃機的燃料供應設備，其能夠抑制缸內噴射器的燃料噴射量的變 化，並能夠保持良好的燃燒狀態和有利的排氣排放。
本發明的另一個目的在於提供一種用於內燃機的燃料供應設備，其能夠抑制在缸內噴射器的噴射孔中沉積物的形成。
根據本發明的一個方面的設備是一種用於內燃機的燃料供應設備，所 述內燃機具有用於將燃料噴射到氣缸中的第一燃料噴射機構和用於將燃料 噴射到進氣歧管中的第二燃料噴射機構，所述燃料供應設備包括溫度監 控單元，其用於監控所述第一燃料噴射機構的末端處的溫度；和控制單 元，其用於在由所述溫度監控單元所獲得的所述末端處的溫度不低於基準 溫度時使通過將燃料供應至所述第一燃料噴射機構的高壓燃料系統所循環 的燃料量增大。
根據本發明，當被視為第一燃料噴射機構的缸內噴射器末端處的噴射 孔附近的溫度變為基準溫度或更高時，增大通過缸內噴射燃料供應系統
(其包括安裝有缸內噴射器的缸內噴射輸送管)所循環的燃料量。例如， 在僅通過被視為第二燃料噴射機構的進氣歧管噴射器正在進行燃料噴射的 情況下，並未通過缸內噴射燃料系統來循環燃料時，就開始通過缸內噴射 燃料系統所循環的燃料供應。在不僅從進氣歧管噴射器而且還相對少量地 從缸內噴射器進行燃料噴射的情況下，通過缸內噴射燃料系統循環燃料 時，增大所循環的燃料量。通過增大所循環的燃料量，可抑制正在供應至 缸內噴射器的燃料的溫度上升，且燃料可以冷卻缸內噴射器，特別是其噴 射孔附近的部分。因此，抑制了缸內噴射器的在噴射孔附近的部分的膨 脹，可以精確控制噴射到內燃機的燃燒室中的燃料量，並因此可以保持良 好的燃料狀態和有利的排氣排放。
優選地，所述溫度監控單元根據所述高壓燃料系統中的燃料溫度來監 控所述末端處的溫度。
根據本發明，根據將燃料供應至缸內噴射器的高壓燃料系統中的燃料 溫度來監控缸內噴射器末端處的噴射孔附近的溫度。缸內噴射器填充有燃 料，因此燃料的溫度與噴射孔附近的溫度彼此大致相等。因此，能夠通過 監控缸內噴射器燃料供應系統內燃料的溫度來精確地監控噴射孔附近的溫 度。此外，當可以共用存在於缸內噴射燃料供應系統中的燃料溫度檢測傳 感器來實現上述目的時，可進一步簡化其構造。
優選地，所述溫度監控單元根據所述內燃機的冷卻劑溫度和僅由所述第二燃料噴射機構單獨噴射燃料的持續時間來估計所述燃料溫度。
根據本發明，根據內燃機的冷卻劑溫度以及僅通過被視為第二燃料噴 射機構的進氣歧管噴射器進行燃料噴射的持續時間來估計將燃料供應至缸 內噴射器的高壓燃料系統內燃料的溫度。內燃機的冷卻劑溫度對應於發動 機溫度，並且可以估計隨著冷卻劑溫度(發動機溫度)升高，高壓燃料系 統的燃料溫度也將升高。此外，當僅通過進氣歧管噴射器進行的燃料噴射 持續時間較長時，對缸內噴射器的燃料供應被長時間停止，由此可以估計 在停滯的高溫燃料的情況下，缸內噴射器的溫度將升高。因此，可以根據 冷卻劑溫度和燃料噴射持續時間以高精度估計燃料溫度。
優選地，所述控制單元根據由所述溫度監控單元所獲得的所述燃料溫 度來確定在使所循環的燃料量增大的情況下進行燃料循環的時段。
根據本發明，在根據高壓燃料系統中燃料溫度所確定的時段期間，使 增大量的燃料循環。通過這樣設置，例如相較於在通過僅從進氣歧管噴射 器單獨的燃料噴射來驅動內燃機的整個時段期間通過高壓燃料系統來循環 燃料的情況，可以降低因循環工作導致的驅動損失，由此可以有效地冷卻 缸內噴射器。
優選地，所述控制單元在所述末端處的溫度不低於所述基準溫度時且 在僅由所述第二燃料噴射機構正在進行燃料噴射時增大所循環的燃料量。
根據本發明，當噴射孔附近的溫度不低於基準溫度且僅從進氣歧管噴 射器正在進行燃料噴射時，增大所循環的燃料量。通過這樣設置，例如相 較於在通過僅從進氣歧管噴射器的燃料噴射來驅動內燃機整個時段期間通 過高壓燃料系統來循環燃料的情況，可以降低因循環工作導致的驅動損 失，因此可以有效地冷卻缸內噴射器。
優選地，所述高壓燃料系統包括所述第一燃料噴射機構、所述第一燃 料噴射機構安裝到其的輸送管、用於從燃料箱供應燃料的低壓燃料泵、用 於將來自所述低壓燃料泵的燃料進一步增壓並將高壓燃料供應至所述輸送 管的高壓燃料泵、用於從所述輸送管向所述燃料箱釋放燃料的釋放通道、 和設置在所述釋放通道處的安全閥。所述控制單元通過打開所述安全閥並 增大從所述高壓燃料泵供應的所述高壓燃料量來增大所循環的燃料量。根據本發明，從燃料箱通過低壓燃料泵供應的燃料在供應至缸內噴射 輸送管之前被高壓燃料泵增壓。當設置在釋放通道處的安全閥打開時，燃 料從缸內噴射輸送管釋放至燃料箱。這樣實現了燃料的循環。當從高壓燃 料泵供應的高壓燃料的量增大時，所循環的燃料量增大。因此，通過使高 壓燃料循環，可以在從通過進氣歧管噴射器的燃料噴射切換至通過缸內噴 射器的燃料噴射時立即進行燃料噴射。此外，通過使高壓燃料循環，相較 於使低壓燃料循環的情況，可以循環更大量的燃料，由此加速對缸內噴射 器的冷卻。此外，通過使高壓燃料循環，即使在從缸內噴射器噴射少量燃 料情況下也可進行燃料循環。因此，可以抑制缸內噴射器的在噴射孔附近 的部分的膨脹，由此確保適當的燃料噴射。
優選地，所述高壓燃料系統包括所述第一燃料噴射機構、所述第一燃 料噴射機構安裝到其的輸送管、用於從燃料箱供應燃料的低壓燃料泵、用 於將來自所述低壓燃料泵的燃料進一步增壓並將高壓燃料供應至所述輸送 管的高壓燃料泵、用於從所述輸送管向所述燃料箱釋放燃料的釋放通道、 和設置在所述釋放通道處的安全閥。所述控制單元在抑制由所述高壓燃料 泵對燃料進行增壓的同時通過打開所述安全閥並增大從所述低壓燃料泵供 應的燃料量來增大所循環的燃料量。
根據本發明，從燃料箱通過低壓燃料泵供應的燃料在未被高壓燃料泵 增壓的情況下作為低壓燃料被提供至缸內噴射輸送管。因此，當設置在釋 放通道處的安全閥打開時，燃料從缸內噴射輸送管釋放至燃料箱。這樣實 現了燃料的循環。因此，通過使得低壓燃料循環，可以進行燃料循環而不 向內燃機施加較大的負載。
根據本發明的另一個方面的設備是一種用於內燃機的燃料供應設備， 所述內燃機具有用於將燃料噴射到氣缸中的第一燃料噴射機構和用於將燃 料噴射到進氣歧管中的第二燃料噴射機構，所述燃料供應設備包括壓力 監控單元，其用於監控所述第一燃料噴射機構中燃料的壓力；釋放單元， 其用於將所述第一燃料噴射機構安裝到其的輸送管內的燃料向外釋放；和 控制單元，其用於在由所述壓力監控單元所獲得的所述燃料壓力不低於基 準壓力時致動所述釋放單元以釋放所述輸送管內的燃料，由此降低所述燃
9料壓力，並用於在所述燃料壓力變為用於使所述第一燃料噴射機構以最小 噴射量進行燃料噴射的臨界壓力時停止所述釋放單元。
根據本發明，當被視為第一燃料噴射機構的缸內噴射器內的燃料壓力 變得等於或大於基準壓力時，就向外釋放缸內噴射器安裝到其的缸內噴射 輸送管內的燃料。通過這樣釋放燃料，可以降低正被供應至缸內噴射器的 燃料的壓力。當燃料壓力達到用於第一燃料噴射機構以最小噴射量進行燃 料噴射的臨界壓力時，就停止對燃料的釋放。因此，通過確保用於以最小 噴射量進行燃料噴射的臨界壓力，可以容易地以最小噴射量進行燃料噴 射。此外，隨著燃料壓力增大，燃料溫度也升高。釋放燃料可抑制正被供 應至缸內噴射器的燃料的溫度升高，並冷卻缸內噴射器，特別是其噴射孔 附近的部分。因此，抑制了缸內噴射器的在噴射孔附近的部分的膨脹，並 可以精確地控制噴射至內燃機的燃燒室的燃料量，從而保持良好的燃燒狀 態和有利的排氣排放。
優選地，所述釋放單元包括用於從燃料箱供應燃料的低壓燃料泵、用 於將來自所述低壓燃料泵的燃料進一步增壓並將高壓燃料供應至所述輸送 管的高壓燃料泵、用於從所述輸送管向所述燃料箱釋放燃料的釋放通道、 和設置在所述釋放通道處的安全閥。在由所述壓力監控單元所獲得的所述 燃料壓力變得等於或高於基準壓力時，所述控制單元打開所述安全閥以釋 放所述輸送管內的燃料，並且還致動所述高壓燃料泵達規定時段以將高壓 燃料供應至所述輸送管。在預定時段經過之後，其將低壓燃料從所述低壓 燃料泵供應至所述輸送管。在由所述壓力監控單元所獲得的所述燃料壓力 達到用於以最小噴射量進行燃料噴射的所述臨界壓力時，所述控制單元關 閉所述安全閥以停止燃料的釋放。
根據本發明，當缸內噴射器內的燃料壓力變得等於或大於基準壓力 時，就向外釋放缸內噴射器所安裝到其的缸內噴射輸送管中的燃料，並將 來自高壓燃料泵的高壓燃料供應至缸內噴射輸送管達規定時段。在預定時 段經過之後，循環來自低壓燃料泵的低壓燃料直至燃料壓力達到用於以最 小噴射量進行燃料噴射的臨界壓力。因此，通過首先使高壓燃料進行循 環，相較於循環低壓燃料的情況，可以使供應至缸內噴射器的燃料的冷卻以及缸內噴射器的冷卻加速。
優選地，所述釋放單元包括用於從燃料箱供應燃料的低壓燃料泵、用 於將來自所述低壓燃料泵的燃料進一步增壓並將高壓燃料供應至所述輸送 管的高壓燃料泵、用於從所述輸送管向所述燃料箱釋放燃料的釋放通道、 和設置在所述釋放通道處的安全閥。在由所述壓力監控單元所獲得的所述 燃料壓力不低於基準壓力時，所述控制單元打開所述安全閥以釋放所述輸 送管內的燃料並將低壓燃料從所述低壓燃料泵供應至所述輸送管。在由所 述壓力監控單元所獲得的所述燃料壓力變為用於以最小噴射量進行燃料噴 射的所述臨界壓力時，所述控制單元關閉所述安全閥以停止燃料的釋放。
根據本發明，當缸內噴射器內的燃料壓力變得等於或高於基準壓力 時，向外釋放缸內噴射器安裝到其的缸內噴射輸送管中的燃料，並將低壓 燃料從低壓燃料泵供應至缸內噴射輸送管。通過將低壓燃料以此方式循 環，可以將缸內噴射器內的燃料壓力迅速降低至用於以最小噴射量進行燃 料噴射的臨界壓力。
根據本發明的另一方面的設備是一種用於內燃機的燃料供應設備，所 述內燃機具有用於將燃料噴射到氣缸中的第一燃料噴射機構和用於將燃料 噴射到進氣歧管中的第二燃料噴射機構，其中用於將燃料供應至所述第一 燃料噴射機構的高壓燃料系統包括高壓燃料泵。所述燃料供應設備包括 用於根據所述內燃機需求的狀況來控制所述燃料噴射機構以利用所述第一 和第二燃料噴射機構中的一者或兩者來進行燃料噴射的噴射控制單元；和 用於控制所述高壓燃料泵的控制單元。所述控制單元控制所述高壓燃料泵 使得即使在所述第一燃料噴射機構停止的區域中也從所述高壓燃料泵供應 燃料。
根據本發明，即使在從被視為第一燃料噴射機構的缸內噴射器的燃料 噴射停止的區域中，也從將燃料供應進入缸內噴射器的高壓燃料泵排放燃 料。從高壓燃料泵排放的燃料經由高壓輸送管供應至缸內噴射器。常規情 況下，在並不從缸內噴射器噴射燃料的區域中，不會將燃料從高壓燃料泵 經由高壓輸送管供應至缸內噴射器(例如，電磁溢流閥保持打開)。相 反，根據本發明，燃料被輸送至缸內噴射器，由此冷卻缸內噴射器的末端。當冷卻了末端時，也冷卻了缸內噴射器的被布置成突出至燃燒室的噴 射孔，由此抑制了沉積物的生成。在高壓輸送管的端部處，例如設置有安 全閥，燃料通過安全閥返回至燃料箱。因此，能夠提供用於內燃機的燃料 供應設備，其可抑制沉積物的生成(否則沉積物將蓄積在缸內噴射機構的 噴射孔內)。
優選地，燃料供應設備還包括用於估計所述第一燃料噴射機構的末端 處的溫度的估計單元，並且所述控制單元根據所述末端處的溫度來控制所 述高壓燃料泵。
根據本發明，根據內燃機的工作狀態來估計缸內噴射器的末端處的溫 度。從高壓燃料泵排放的燃料量被確定為使得末端處的估計溫度不會達到 允許沉積物形成的較高溫度。可以通過燃料來冷卻缸內噴射器，由此可以 抑制沉積物的生成。
根據本發明的另一方面的設備是一種用於內燃機的燃料供應設備，所 述內燃機具有用於將燃料噴射到氣缸中的第一燃料噴射機構和用於將燃料 噴射到進氣歧管中的第二燃料噴射機構，其中用於將燃料供應至所述第一 燃料噴射機構的高壓燃料系統包括高壓燃料泵。所述燃料供應設備包括 用於根據所述內燃機需求的狀況來控制所述燃料噴射機構以利用所述第一 和第二燃料噴射機構中的一者或兩者來進行燃料噴射的噴射控制單元；用
於估計所述第一燃料噴射機構的末端處的溫度的估計單元；和用於控制所
述高壓燃料泵的控制單元。所述控制單元控制所述高壓燃料泵使得即使當 從所述第一燃料噴射機構噴射的燃料量減小時也根據所述末端處的溫度來 從所述高壓燃料泵供應燃料。
根據本發明，即使在從被視為第一燃料噴射機構的缸內噴射器噴射的 燃料量減少的區域中，也從將燃料供應至缸內噴射器的高壓燃料泵噴射根 據缸內噴射器的末端處的溫度所計算得到的燃料量。即，即使從缸內噴射 器噴射的燃料量減小，從高壓燃料泵供應的燃料量也不會減小，由此經由 高壓輸送管向缸內噴射器供應大量的燃料。常規情況下，在並不從缸內噴 射器噴射燃料的區域中將會減少從高壓燃料泵經由高壓輸送管供應至缸內 噴射器的燃料量(例如，通過延遲關閉電磁溢流閥的時機)。相反，根據本發明，大量燃料被供應至缸內噴射器，且相關燃料可以冷卻缸內噴射器 的末端。當冷卻了末端時，也冷卻了缸內噴射器的被布置成突出至燃燒室 的噴射孔，由此抑制了沉積物的蓄積。在缸內噴射器中，控制燃料壓力和 噴射持續時間以將需求量的燃料噴射到燃燒室中。因此，能夠設置用於內 燃機的燃料供應設備，其可以抑制沉積物的形成(否則沉積物將蓄積在缸 內噴射機構的噴射孔內)。
優選地，所述控制單元控制從所述高壓燃料泵排放的燃料量使得所述 末端處的溫度變得不高於預定溫度。
根據本發明，從高壓燃料泵排放的燃料量被確定為使得末端處的溫度 將不會高於預定溫度，或者使得末端處的溫度將不會變成允許沉積物形成 的較高溫度。燃料可冷卻缸內噴射器以抑制沉積物的形成。
優選地，所述估計單元根據所述內燃機的溫度、發動機速度、和負載 中的至少一者來估計所述末端處的溫度。
根據本發明，能夠根據內燃機的溫度、內燃機的發動機速度、和內燃 機的負載中的至少一者來精確估計末端處的溫度
優選地，所述第一燃料噴射機構是缸內噴射器，並且所述第二燃料噴 射機構是進氣歧管噴射器。
根據本發明，能夠通過分別設置作為第一燃料噴射機構的缸內噴射器 以及作為第二燃料噴射機構的進氣歧管噴射器來防止在缸內噴射器的噴射 孔中沉積物的蓄積。


圖1示出了根據本發明的第一實施例的內燃機的燃料噴射設備的示意 性結構。
圖2是流程圖，示出了由實現第一實施例的控制裝置的ECU執行的 程序的控制結構。
圖3是流程圖，示出了由實現本發明的第二實施例的控制裝置的ECU 執行的程序的控制結構。
圖4是示出第二實施例中的控制狀態的時序圖。圖5是由根據本發明的第三實施例的控制裝置控制的汽油發動機的燃 料供應系統的整體視圖。
圖6是圖5的局部放大視圖。
圖7示出了從高壓燃料泵排放的燃料量與缸內噴射器的末端處的溫度
之間的關係。
圖8是使用發動機速度和發動機負載作為參數的缸內噴射器的末端溫 度的等溫圖。
圖9是流程圖，示出了由實現第三實施例的控制裝置的發動機ECU 執行的程序的控制結構。
圖10至圖13是根據本發明的實施例的控制裝置所適用的發動機的DI 比率圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖描述本發明的實施例。相同的標號表示具有相同名稱 和功能的相同部分，因此將不重複對其的描述。在以下描述中，用於內燃 機的燃料噴射設備或燃料供應系統將被描述作為用於內燃機的燃料供應設 備。
(第一實施例)
現在將參考圖1和圖2描述根據本發明第一實施例的用於內燃機的燃 料噴射設備。在本實施例中，將描述用於六缸汽油發動機(作為內燃機) 的燃料噴射設備。
如圖l所示，燃料噴射設備包括將燃料噴射到進氣口 1中以提供空燃 混合物(其被供應至燃燒室2)的低壓燃料供應系統3、以及將燃料直接 供應到燃燒室2中的高壓燃料供應系統4。低壓燃料供應系統3和高壓燃 料供應系統4共用低壓燃料通道7，通過該低壓燃料通道7將燃料(以下 稱為"低壓燃料")從燃料箱5供應至低壓燃料泵6。
低壓燃料供應系統3包括連接至低壓燃料通道7的進氣口輸送管8， 以及安裝至進氣口輸送管8的六個進氣歧管噴射器9。在低壓燃料供應系 統3中，由低壓燃料泵6通過低壓燃料通道7供應的低壓燃料經由進氣歧管噴射器9噴射到進氣口 1中。
高壓燃料供應系統4包括連接至低壓燃料通道7的高壓燃料泵10、從 高壓燃料泵10供應的燃料(稱為"高壓燃料")通過其流動的高壓燃料 通道11、連接至高壓燃料通道11的缸內噴射輸送管12、以及安裝至缸內 噴射輸送管12的六個缸內噴射器13。在高壓燃料供應系統4中，從高壓 燃料泵IO通過高壓燃料通道11供應的高壓燃料經由缸內噴射器13噴射到 燃燒室2中。
高壓燃料泵10包括缸14、在缸14內進行往復運動的活塞15、以及 由缸14和活塞15界定出的增壓室16。活塞15根據安裝至排氣凸輪軸17 的凸輪18的運動而在缸14內往復運動。增壓室16連接至低壓燃料通道7 和高壓燃料通道ll兩者。
高壓燃料泵IO還包括電磁溢流閥19，其將增壓室16與低壓燃料通道 7連接/斷開。電磁溢流閥19具有電磁螺線管20，施加至電磁螺線管20的 電壓被控制以打開/關閉閥19。具體而言，當電磁螺線管20未通電時，電 磁溢流閥19被盤簧21的推力打開，由此將低壓燃料通道7連接至增壓室 16。當電磁螺線管20通電時，電磁溢流閥19抵抗盤簧21關閉，由此將低 壓燃料通道7與增壓室16斷開。
通過具有上述結構的高壓燃料泵10，當活塞15在增大增壓室16的容 積的方向上運動時(在吸入行程中)，電磁溢流閥19打開以將低壓燃料 通道7連接至增壓室16。於是，從燃料箱5通過低壓燃料泵6供應的低壓 燃料從低壓燃料通道7被吸入增壓室16。隨後，當活塞15在減小增壓室 16的容積的方向上運動時(在輸出行程中)，電磁溢流閥19關閉以將低 壓燃料通道7與增壓室16斷開。於是，對增壓室16內的燃料增壓，並將 得到的高壓燃料輸送至高壓燃料通道11。
高壓燃料通道11設置有止回閥22，並連接至缸內噴射輸送管12。來 自高壓燃料泵10的高壓燃料打開止回閥22，並經由高壓燃料通道11供應 到缸內噴射輸送管12中。使用不會被從低壓燃料泵6供應的低壓燃料打 開的閥來作為止回閥22。
將六個缸內噴射器13安裝至缸內噴射輸送管12，且供應至缸內噴射輸送管12的高壓燃料從各個缸內噴射器13被直接噴射到相應的燃燒室2
中。此外，缸內噴射輸送管12設置有用於檢測缸內噴射輸送管12中高壓 燃料壓力的燃料壓力傳感器23。將由燃料壓力傳感器23檢測的燃料壓力 輸入至ECU (電子控制單元)30 (將在以下對其進行描述)。
此外，缸內噴射輸送管12經由釋放通道24連接至燃料箱5。釋放通 道24在其位於缸內噴射輸送管12那側的端部處設置有電磁安全閥25。隨 著對施加至電磁螺線管26的電壓進行控制，來打開/關閉電磁安全閥25。 當電磁安全閥25打開時，缸內噴射輸送管12內的高壓燃料被釋放至燃料 箱5，由此將缸內噴射輸送管12內的燃料壓力保持在合適的水平。
在低壓燃料通道7連接至增壓室16的位置處，連接有釋放通道27， 釋放通道27設置有止回閥28。該釋放通道27連接至釋放通道24。當低 壓燃料通道7內的燃料壓力因供應了過量的低壓燃料而升高時，止回闊28 打開，且低壓燃料通過釋放通道27和24被釋放至燃料箱5。
由ECU 30來控制具有上述結構的燃料噴射設備，該ECU 30起控制 裝置(由CPU、 ROM、 RAM、 ASIC、 I/F和其他各種裝置構成)的作 用。ECU 30的ROM存儲作為用於控制內燃機的各種程序之一的、用於控 制燃料噴射設備的程序。此外，ECU30的ROM存儲圖，在該圖中將內燃 機的冷卻劑溫度以及僅使用進氣歧管噴射器9進行燃料噴射的持續時間與 缸內噴射輸送管12內的燃料溫度相關聯。ECU 30接收來自各種傳感器 (包括用於檢測內燃機的冷卻劑溫度的冷卻劑溫度傳感器31及燃料壓力 傳感器23)的輸出信號。冷卻劑溫度傳感器31和ECU 30構成溫度監控 裝置。
基於來自傳感器的輸出信號，ECU 30根據各種程序來控制內燃機。 對於燃料噴射設備，ECU 30控制電磁溢流閥19和電磁安全閥25的打開/ 關閉操作、以及進氣歧管噴射器9和缸內噴射器13的燃料噴射正時等 等。
第一實施例的燃料噴射設備被設置成監控缸內噴射器13的噴射孔附 近的溫度，並當通過監控獲得的噴射孔附近的溫度高於基準溫度時，增大 通過高壓燃料供應系統4循環的燃料量。例如，在僅通過進氣歧管噴射器9正在進行燃料噴射且高壓燃料供應系統4內的燃料並未運動或循環的狀 態下，進行燃料的循環。現在將參考圖2描述用於實現這種燃料循環的具 體控制過程。
當開始由ECU 30對燃料噴射設備的控制時，在步驟(以下簡述為 "S" ) 1，判定是否是100%進氣口噴射狀態。這裡，100%進氣口噴射狀 態指僅通過進氣歧管噴射器9進行燃料噴射的狀態。
根據發動機負載(例如，加速踏板的下壓程度)來確定燃料噴射狀 態。例如，在下壓程度低於第一基準值的低負載工作中，僅通過缸內噴射 器13來進行燃料噴射。在下壓程度高於第二基準值的高負載工作中，僅 通過進氣歧管噴射器9來進行燃料噴射。在下壓程度既不低於第一基準值 也不高於第二基準值的中間負載工作中，利用缸內噴射器13和進氣歧管 噴射器9兩者以例如20% :80%的規定比率來進行燃料噴射。因此，可根 據發動機負載(例如，加速踏板的下壓程度)來判定是否是100%進氣口 噴射狀態。
如果在Sl為"是"，則處理進行至S2。在S2，判定在直接噴射輸送 管中的燃料溫度是否已經升高至臨界燃料溫度。這裡，直接噴射輸送管中 的燃料溫度是指缸內噴射輸送管12內燃料的溫度。臨界燃料溫度對應於 基準溫度。
儘管直接檢測缸內噴射器13的噴射孔附近的溫度是最理想的，但在 本實施例中，獲取的是供應至缸內噴射器13的高壓燃料的溫度，即缸內 噴射輸送管12內高壓燃料的溫度。此外，通過參考存儲在ECU 30的 ROM中的、表示作為一方的冷卻劑溫度和燃料噴射持續與作為另一方的 燃料溫度之間的關係的圖，根據由冷卻劑溫度傳感器31檢測的冷卻劑溫 度和僅使用進氣歧管噴射器9進行燃料噴射的持續時間，獲得直接噴射輸 送管中的燃料溫度，來代替直接檢測缸內噴射輸送管12內高壓燃料的溫 度。然後，判定所獲得的燃料溫度是否己經到達臨界燃料溫度。
如果在S2為"是"，則處理進行至S3。在S3，致動並打開電磁安全 閥25。在100%進氣口噴射狀態下，電磁溢流閥19總是打開。因此，低 壓燃料在吸入行程中流入增壓室16。但是，因為即使在輸出行程中電磁溢流閥19也處於打開狀態，所以僅使增壓室16內的燃料略微增壓。此時，
在電磁安全閥25關閉的情況下，高壓燃料供應系統4內的燃料不移動。 因此，增壓室16內的燃料被供應至低壓燃料供應系統3，或者，釋放通道 27的止回閥28打開以將燃料釋放至燃料箱5。
因此，通過打開電磁安全閥25，可以將缸內噴射輸送管12內的燃料 釋放至燃料箱5，並通過打開高壓燃料通道11上的止回閥22將增壓室16 內略微增壓的燃料供應至缸內噴射輸送管12。以此方式，通過高壓燃料供 應系統4使燃料循環。
在S4，根據由冷卻劑溫度傳感器31所檢測的冷卻劑溫度來確定致動 電磁安全閥25的持續時間(或閥的致動持續時間)。具體而言，較高的 冷卻劑溫度意味著較高的發動機溫度，因此將閥的致動持續時間設定得較 長。相反，較低的冷卻劑溫度意味著較低的發動機溫度，因此將閥的致動 持續時間設定得較短。
在S5，判定閥的致動持續時間是否已經經過。如果己經經過，則處理 進行至S6，其關閉電磁安全閥25以停止燃料的循環。
如果在S2中的上述判定為"否"，則處理返回至Sl。即，如果判定 缸內噴射輸送管12內的燃料溫度即使在100%進氣口噴射狀態下也並未升 高至臨界燃料溫度，則不進行通過高壓燃料供應系統4的燃料循環。
在上述燃料噴射設備中，當僅使用進氣歧管噴射器9正在進行燃料噴 射時，如果判定缸內噴射輸送管12內的燃料溫度已經升高至臨界燃料溫 度，則開始通過高壓燃料供應系統4進行的燃料循環。燃料在高壓燃料供 應系統4中移動時，會冷卻高壓燃料供應系統4的部件。因此，燃料的循 環確保了通過高壓1^料供應系統4循環了具有比噴射孔附近溫度更低溫度 的燃料。因此，能夠冷卻作為高壓燃料供應系統4的部件的缸內噴射器13 以抑制噴射孔附近的膨脹，由此可以精確地控制噴射到內燃機的燃燒室2 中的燃料量。
在上述燃料噴射設備中，根據高壓燃料供應系統4內的燃料溫度來監 控噴射孔附近的溫度。因為燃料填充在缸內噴射器13中，所以燃料溫度 幾乎與噴射孔附近的溫度相等。因此，通過監控高壓燃料供應系統4內的燃料溫度，可以高度精確地監控噴射孔附近的溫度。
此外，在根據高壓燃料供應系統4內的燃料溫度來監控噴射孔附近的 溫度的上述燃料噴射設備中，相較於直接測量並監控噴射孔附近的溫度的 情況，可以防止結構的複雜化。S卩，在直接測量並監控噴射孔附近溫度的 情況下，因為需要將溫度檢測傳感器安裝至尺寸相對較小的缸內噴射器， 所以結構將較為複雜。本實施例避免了這種複雜的結構。
在上述燃料噴射設備中，因為根據由冷卻劑溫度傳感器31所檢測的 內燃機的冷卻劑溫度和僅使用進氣歧管噴射器9進行燃料噴射的持續時間 來進行估計，所以可以精確地估計高壓燃料供應系統4內的燃料溫度。 即，內燃機的冷卻劑溫度對應於發動機溫度，並且預期冷卻劑溫度(發動
機溫度)越高，高壓燃料供應系統4內的燃料溫度也越高。此外，僅使用 進氣歧管噴射器9進行燃料噴射的較長的持續時間意味著停止向缸內噴射 器13的燃料供應，因而預期缸內噴射器的溫度會由於高溫的停滯燃料而
升高。因此，能夠根據冷卻劑溫度及燃料噴射持續時間精確地估計燃料溫 度。
此外，冷卻劑溫度(可以使用冷卻劑溫度傳感器31進行檢測)可通 用於對內燃機的控制。使用進氣歧管噴射器9進行燃料噴射的持續時間 (可通過算法操作或根據預先準備的圖獲得)也可用於對內燃機的控制。 因此，可以在不需要額外的構造的情況下獲得冷卻劑溫度和通過進氣歧管 噴射器9進行燃料噴射的持續時間兩者，由此能夠容易地實現本實施例。
在上述燃料噴射設備中，僅在根據高壓燃料供應系統4內的燃料溫度 確定的需求時段使燃料循環。因此，相較於在僅由來自進氣歧管噴射器9 單獨的燃料噴射來驅動內燃機期間的整個時段使缸內噴射燃料供應系統內 的燃料循環的情況，減小了因循環操作導致的驅動損失，並可以有效地冷 卻缸內噴射器13。此外，可以在防止由於摩擦的增大導致的燃料效率劣化 的同時，使得內燃機的負載較低。
在上述燃料噴射設備中，當僅通過進氣歧管噴射器9單獨進行燃料噴 射時，如果判定高壓燃料供應系統4內的燃料溫度已經升高到臨界燃料溫 度的水平，則使燃料循環。因此，相較於在僅由來自進氣歧管噴射器9的燃料噴射來驅動內燃機期間的整個時段使缸內噴射燃料供應系統內的燃料 循環的情況，減小了因循環操作導致的驅動損失，並可以有效地冷卻缸內 噴射器13。
同時，在現有設備中，當僅從迸氣歧管噴射器正在進行燃料噴射時， 在缸內噴射器內的燃料並未移動的情況下，因為並未獲得由燃料帶來的冷 卻效果，所以燃料和缸內噴射器兩者均獲得高溫，這將導致缸內噴射器部 件的膨脹。例如，在進行燃料噴射量的反饋控制時，在緊接著切換至通過 缸內噴射器的燃料噴射之後，因為噴射器的膨脹，燃料噴射量立即變得小 於其目標值，由此導致過稀的燃燒狀態。因此，在現有設備中，將目標值 設定為更高的值以進行燃料噴射。隨後，隨著從缸內噴射器進行的燃料噴 射的繼續，噴射器被所供應的燃料冷卻，從而減輕了部件的膨脹。由此燃 料噴射量變得大於目標值，從而導致過濃的燃燒狀態。因此，在現有設備 中，目標值變為較低的值以進行燃料噴射。如上所述，在現有燃料噴射設 備中，燃料噴射量會在從通過缸內歧管噴射器的燃料噴射切換至通過缸內 噴射器的燃料噴射時發生變化，這將不利地影響燃燒狀態和排氣排放。
相反，根據上述的燃料噴射設備，可以在僅經由進氣歧管噴射器9進
行燃料噴射的同時抑制缸內噴射器13的噴射孔附近的膨脹，因此在從通 過進氣歧管噴射器9的燃料噴射切換至通過缸內噴射器13的燃料噴射時 能夠精確控制燃料噴射量。
在上述燃料噴射設備中，為了燃料的循環，從燃料箱5供應的低壓燃 料在未被高壓燃料泵10增壓的情況下供應至高壓燃料供應系統4。因此， 可以進行燃料循環而不向內燃機施加較高的負載。
如上所述，根據第一實施例的燃料噴射設備可提供以下效果。 (1)在本實施例中，當僅使用進氣歧管噴射器9正在進行燃料噴射 時，如果判定缸內噴射輸送管12內的燃料溫度已經升高至臨界燃料溫 度，則開始通過高壓燃料供應系統4的燃料循環。因此，能夠冷卻作為高 壓燃料供應系統4的部件的缸內噴射器13以抑制噴射孔附近的膨脹，由 此可以精確地控制噴射到內燃機的燃燒室2內的燃料量。因此，可以保持 良好的燃燒狀態以及有利的排氣排放。(2) 在本實施例中，根據高壓燃料供應系統4內的燃料溫度來監控 噴射孔附近的溫度。因此，可以高度精確地監控噴射孔附近的溫度。
(3) 在本實施例中，根據高壓燃料供應系統4內的燃料溫度來監控
噴射孔附近的溫度。因此，相較於直接測量並監控噴射孔附近溫度的情 況，避免了複雜的結構。
(4) 在本實施例中，因為根據由冷卻劑溫度傳感器31所檢測的內燃 機的冷卻劑溫度和僅使用進氣歧管噴射器9進行燃料噴射的持續時間來進 行估計，所以可以精確估計高壓燃料供應系統4內的燃料溫度。此外，可 以在無需額外構造的情況下獲得冷卻劑溫度和由進氣歧管噴射器9進行噴 射燃料的持續時間兩者，因此可以容易地實現本實施例。
(5) 在本實施例中，僅在根據高壓燃料供應系統4內的燃料溫度所 確定的需求時段使燃料循環。因此，相較於在僅由來自進氣歧管噴射器9 單獨的燃料噴射來驅動內燃機期間的整個時段通過缸內噴射燃料供應系統 使燃料循環的情況，降低了因循環操作導致的驅動損失，並可以有效地冷 卻缸內噴射器13。此外，可以在防止由於摩擦的增大導致的燃料效率劣化 的同時，使得內燃機的負載較低。
(6) 在本實施例中，當僅通過進氣歧管噴射器9正在進行燃料噴射 時，如果判定高壓燃料供應系統4內的燃料溫度已經升高至臨界燃料溫度 的水平，則進行燃料循環。因此，相較於在僅由來自進氣歧管噴射器9的 燃料噴射來驅動內燃機期間的整個時段通過缸內噴射燃料供應系統使燃料 循環的情況，降低了因循環操作導致的驅動損失，並可以有效地冷卻缸內 噴射器13。此外，在僅通過進氣歧管噴射器9正在進行燃料噴射的同時， 可以抑制缸內噴射器13的噴射孔附近的膨脹。因此，當從通過進氣歧管 噴射器9的燃料噴射切換至通過缸內噴射器13的燃料噴射時，能夠精確 控制燃料噴射量。
(7) 在本實施例中，為了燃料循環，從燃料箱5供應的低壓燃料在 未被高壓燃料泵10增壓的情況下供應至高壓燃料供應系統4。因此，可以
進行燃料循環而不向內燃機施加較高的負載。 注意，可以如下修改第一實施例。——當燃料溫度升高時，燃料壓力也升高，在此情況下可以打開電磁 安全閥25以向燃料箱5釋放燃料來降低燃料壓力。因此，可以設置使得
在開始燃料循環之後，當由燃料壓力傳感器23檢測的燃料壓力(缸內噴 射輸送管12內的燃料壓力)變為以最小噴射量進行燃料噴射的臨界燃料 壓力(其確保從缸內噴射器13以最小噴射量進行燃料噴射)時，停止燃 料循環。通過這樣的控制，當切換至通過缸內噴射器13的燃料噴射時， 能以最小噴射量進行燃料噴射。
——在以上實施例中，從燃料箱5供應的低壓燃料在不通過高壓燃料 泵10增壓的情況下進行循環。可選地，可以通過高壓燃料泵IO對低壓燃 料進行增壓，並可以使獲得的高壓燃料進行循環。當使高壓燃料循環時， 可以在緊接著從通過進氣歧管噴射器9的燃料噴射切換至通過缸內噴射器 13的燃料噴射之後立即進行燃料噴射。此外，當對高壓燃料進行循環時， 相較於對低壓燃料進行循環的情況，可以使更大量的燃料進行循環，由此 加速對缸內噴射器13的冷卻。此外，當對高壓燃料進行循環時，即使當 正在進行從缸內噴射器13的少量燃料噴射時，也可以對燃料進行循環。 這抑制了因少量噴射燃料導致的缸內噴射器13的在噴射孔附近的部件的 膨脹以及因此導致的對缸內噴射器13的冷卻的不足，從而此確保了合適 的燃料噴射。
——當如上所述循環高壓燃料時，儘管可以在從通過進氣歧管噴射器 9的燃料噴射切換至通過缸內噴射器13的燃料噴射之後立即進行燃料噴 射，但是如果燃料壓力過高，則將噴射大量燃料，導致難以實現從缸內噴 射器13以最小噴射量進行燃料噴射。著眼於此，可以設置成在對高壓燃 料進行循環達規定時段之後，停止高壓燃料泵10以進行低壓燃料的循 環，隨後，在由燃料壓力傳感器23所檢測的燃料壓力達到用於以最小噴 射量進行燃料噴射的臨界燃料壓力時，關閉電磁安全閥25以停止燃料循 環。通過這樣的控制，可以在切換至通過缸內噴射器13的燃料噴射時確 保以最小噴射量進行燃料噴射。
——在上述實施例中，在僅從進氣歧管噴射器9進行燃料噴射的100 %進氣口噴射狀態下使燃料循環。可選地，可以設置成不僅在僅通過進氣歧管噴射器9噴射燃料的狀態下，還在從缸內噴射器13噴射相對少量燃
料的狀態下進行燃料循環。這對應於例如進行從進氣歧管噴射器9實現80 %而從缸內噴射器13實現20%的燃料噴射的情況，不過在此情況下需要 如上所述循環高壓燃料，這是因為也通過缸內噴射器13進行了燃料噴 射。
——在上述實施例中，通過參考圖，根據冷卻劑溫度和僅通過進氣歧 管噴射器9進行燃料噴射的持續時間來獲得缸內噴射輸送管12內的燃料 溫度。可選地，可以利用溫度傳感器直接測量燃料溫度。
——在上述實施例中，根據缸內噴射輸送管12內的燃料溫度來監控 缸內噴射器13的噴射孔附近的溫度。可選地，可以使用溫度傳感器來直 接測量噴射孔附近的溫度。 (第二實施例)
將參考圖3和圖4描述本發明的第二實施例。根據第二實施例的用於 內燃機的燃料噴射設備的結構與圖1所示的結構相同，因此將不再重複對 其的描述。現在描述燃料噴射設備中的控制過程。圖3是示出第二實施例 中的控制過程的流程圖，圖4是示出第二實施例中的控制狀態的時序圖。
第二實施例的燃料噴射設備監控缸內噴射器13內的燃料壓力，當通 過監控所獲得的燃料壓力不低於基準壓力Pl時，其將缸內噴射器13安裝 到其的缸內噴射輸送管12內的燃料向外釋放。將參考圖3和圖4描述用於 釋放燃料的具體控制過程和控制狀態。在圖1的結構中，低壓燃料泵6、 高壓燃料泵10、釋放通道24以及電磁安全閥25對應於釋放裝置。
當開始通過ECU 30對燃料噴射設備進行控制時，在Sll判定是否是 100%進氣口噴射狀態。以與上述圖2中的Sl相同的方式進行該判定。
如果在Sll為"是"，則處理進行至S12。在S12,判定直接噴射輸 送管內的燃料壓力是否等於或高於基準壓力Pl。這裡，直接噴射輸送管內 的燃料壓力是缸內噴射輸送管12內的燃料壓力。儘管直接檢測缸內噴射 器13內的燃料壓力是最理想的，但是檢測直接噴射輸送管中的燃料壓力 也是可行的，這是因為燃料從缸內噴射輸送管12供應至缸內噴射器13， 由此直接噴射輸送管中的燃料壓力等於缸內噴射器13內的燃料壓力。由燃料壓力傳感器23 (其對應於壓力監控裝置)來檢測直接噴射輸送管中的 燃料壓力。然後，判定所檢測的燃料壓力是否等於或高於基準壓力P1。
如果在S12為"是"，則過程進行至SB。在S13，致動並打開電磁 安全閥25。然後，在S14，致動高壓燃料泵IO。即，如圖4所示，在判定 燃料壓力等於或高於基準壓力Pl的時間點tl，打開電磁安全閥25並致動 高壓燃料泵10。
因此，通過打開電磁安全閥25，可以將缸內噴射輸送管12內的燃料 釋放至燃料箱5，並從高壓燃料泵IO供應高壓燃料，使得能夠進行通過高 壓燃料供應系統4的燃料循環。通過上述燃料循環，儘管因為正在供應高 壓燃料而難以改變直接噴射輸送管中的燃料壓力以及缸內噴射器13內的 燃料壓力(參見圖4中的燃料壓力的圖)，但是可以降低直接噴射輸送管 中的燃料溫度以及缸內噴射器13內的燃料溫度(參見圖4中的燃料溫度 的圖)。
在S15，判定從高壓燃料泵IO致動開始是否己經經過規定時段Wl。 此規定時段Wl預先存儲在ECU 30內的ROM中，並在該時段期間致動高 壓燃料泵10。 S卩，因為預先已知在高壓燃料泵IO致動時所循環的燃料的 每單位時間流率，所以可以預先獲得燃料循環的持續時間與燃料溫度的下 降值之間的關係(該關係示出了對應燃料循環的時長，燃料溫度所降低的 程度)，並利用該關係以確定規定時段Wl。如果在S15判定已經經過規 定時段W1，則處理進行至S16。
在S16，停止高壓燃料泵10。停止高壓燃料泵10意味著將高壓燃料 泵IO的電磁溢流闊19設定為常開狀態。在此狀態下，儘管如上所述高壓 燃料泵10的增壓室16內的燃料僅被略微增壓，但是因為打開了電磁安全 閥25，所以可以向燃料箱5釋放缸內噴射輸送管12內的燃料。於是，在 增壓室16中被略微增壓的燃料供應至缸內噴射輸送管12，由此通過高壓 燃料供應系統4循環低壓燃料。這降低了直接噴射輸送管中的燃料壓力。 通過燃料的循環，也可以降低直接噴射輸送管中的燃料溫度。
更具體而言，如圖4所示，在從時間點tl至時間點t2的規定時段Wl 期間(在該期間致動高壓燃料泵10並打開電磁安全閥25)，儘管燃料壓力幾乎不降低，但燃料溫度從溫度Tl降低至溫度T2。隨後，在其中高壓
燃料泵IO停止且電磁安全閥25打開的時段期間，燃料壓力降低且燃料溫 度也降低。其中循環高壓燃料的規定時段Wl期間燃料溫度的下降速度大 於其中循環低壓燃料的時段(從t2至t3)期間燃料溫度的下降速度。這是 因為在循環高壓燃料的情況下燃料的流率大於在循環低壓燃料的情況下燃 料的流率。
在S17，判定直接噴射輸送管中的燃料壓力是否已經變為用於以最小 噴射量進行燃料噴射的臨界燃料壓力Pmin。這裡，用於以最小噴射量進行 燃料噴射的臨界燃料壓力Pmin是指能夠以最小噴射量從缸內噴射器13可 能進行燃料噴射的燃料壓力。當直接噴射輸送管中的燃料壓力變為用於以 最小噴射量進行燃料噴射的臨界燃料壓力Pmin時，處理進行至S18。在 Sl8，關閉電磁安全閥25以停止燃料的循環。g口，如圖4所示，在直接噴 射輸送管中的燃料壓力已經變為用於以最小噴射量進行燃料噴射的臨界燃 料壓力Pmin的時間點t3，關閉電磁安全閥25。在其中高壓燃料泵10停止 且電磁安全閥25打開的時段期間(從t2至t3)，燃料壓力從基準壓力Pl 降低至用於以最小噴射量進行燃料噴射的臨界燃料壓力Pmin，且燃料溫度 從溫度T2降低至溫度T3。
如果在S12的判定為"否"，則處理返回至Sll。即，即使在100% 進氣口噴射狀態下，如果缸內噴射輸送管12內的燃料壓力低於基準壓力 Pl，則不進行對缸內噴射輸送管12內燃料的釋放(即，通過高壓燃料供 應系統4的燃料循環)。
在本實施例中，當缸內噴射器13內的燃料壓力變得等於或大於基準 壓力Pl時，將缸內噴射器13安裝到其的缸內噴射輸送管12內的燃料釋 放至燃料箱5。這樣的燃料釋放可以降低供應至缸內噴射器13的燃料壓 力。當燃料壓力變為用於以缸內噴射器13的最小噴射量進行燃料噴射的 臨界燃料壓力Pmin時，停止燃料的釋放。因此，通過確保用於以最小噴 射量進行燃料噴射的臨界燃料壓力Pmin，可以容易地實現以最小噴射量進 行的燃料噴射。
此外，在本實施例中，當缸內噴射器13內的燃料壓力變得等於或高於基準壓力Pl時，將缸內噴射器13安裝到其的缸內噴射輸送管12內的 燃料釋放至燃料箱5，此外，在規定時段Wl期間將高壓燃料從高壓燃料 泵10供應至缸內噴射輸送管12。這引起高壓燃料的循環，由此抑制正在 供應至缸內噴射器13的燃料的溫度的升高，同時，燃料本身可冷卻缸內 噴射器13，尤其是噴射孔附近的部分。結果，抑制了缸內噴射器13的噴 射孔附近的膨脹，由此可以精確控制噴射到內燃機的燃燒室中的燃料量， 從而確保良好的燃燒狀態和有利的排氣排放。在規定時段Wl經過之後， 來自低壓燃料泵6的低壓燃料進行循環直至燃料壓力變為用於以最小噴射 量進行燃料噴射的臨界燃料壓力Pmin。以此方式，相較於使低壓燃料循環 的情況，通過首先使高壓燃料循環，可以加速對缸內噴射器13的冷卻。 如上所述，根據第二實施例的燃料噴射設備，可以實現以下效果。
(1) 在本實施例中，當缸內噴射器13內的燃料壓力變得等於或高於 基準壓力Pl時，將缸內噴射輸送管12內的燃料釋放至燃料箱5直至燃料 壓力變為用於缸內噴射器13以最小噴射量進行燃料噴射的臨界燃料壓力 Pmin。由此通過確保用於以最小噴射量進行燃料噴射的臨界燃料壓力 Pmin，可以容易地實現以最小噴射量從缸內噴射器13進行燃料噴射。
(2) 在本實施例中，將缸內噴射輸送管12內的燃料釋放至燃料箱 5，此外首先對高壓燃料進行循環。由此相較於使低壓燃料循環的情況， 可以加速對缸內噴射器13的冷卻。結果，能夠抑制缸內噴射器13的噴射 孔附近的膨脹，由此可以精確控制噴射到內燃機的燃燒室中的燃料量。因 此，可保持良好的燃燒狀態和有利的排氣排放。
注意，可以如下修改第二實施例-
——可以設置成當缸內噴射器13內的燃料壓力變得等於或高於基準 壓力Pl時，將缸內噴射器13安裝到其的缸內噴射輸送管12中的燃料釋 放至燃料箱5，並在未致動高壓燃料泵10的情況下將低壓燃料從低壓燃料 泵6供應至缸內噴射輸送管12。在此情況下，使低壓燃料循環，使得能夠 快速地將缸內噴射器13內的燃料壓力降低至用於以最小噴射量進行燃料 噴射的臨界燃料壓力Pmin。 (第三實施例)現在將描述本發明的第三實施例。圖5示出了由作為根據本實施例的
控制裝置的發動機ECU所控制的發動機的燃料供應系統90。該發動機為 V形八缸汽油發動機，並具有用於將燃料噴射到各個氣缸中的缸內噴射器 110，和用於將燃料噴射到各個氣缸的進氣歧管中的進氣歧管噴射器120。 注意，本發明並不排他地應用於上述發動機，而是還可應用於其他類型的 汽油發動機以及共軌式柴油發動機。此外，高壓燃料泵的數量並不限於一 個，而可以是兩個或更多個。
如圖5所示，此燃料供應系統90包括設置在燃料箱內並用於以低壓 排放壓力(與壓力調節器的壓力相對應的約400kPa)供應燃料的供給泵 100、由凸輪210驅動的高壓燃料泵200、為左右氣缸組中的每個設置並用 於將高壓燃料供應至缸內噴射器110的高壓輸送管112、用於左右氣缸組 中的每個並設置在相應的高壓輸送管112處的四個缸內噴射器110、為左 右氣缸組中的每個設置並用於將燃料供應至進氣歧管噴射器120的低壓輸 送管122、以及用於左右氣缸組中的每個並設置在相應的低壓輸送管122 處的四個進氣歧管噴射器120。
在燃料箱中的供給泵100的排放埠連接至低壓供應管400，其分支 為第一低壓輸送連接管410和泵供應管420。第一低壓輸送連接管410分 支到V形氣缸組中的一個氣缸組的低壓輸送管122，並且在該分支點下 遊，其形成第二低壓輸送連接管430，第二低壓輸送連接管430連接至另 一個氣缸組的低壓輸送管122。
泵供應管420連接至高壓燃料泵200的引入埠。緊接在高壓燃料泵 200的引入埠的上遊設置脈衝阻尼器220，以降低燃料脈衝。
高壓燃料泵200的排放埠連接至高壓輸送連接管500，高壓輸送連 接管500連接至V形氣缸組中的一個氣缸組的高壓輸送管112。 一個氣缸 組的高壓輸送管112經由高壓連接管520與另一個氣缸組的高壓輸送管 112連接。
設置在高壓輸送管112處的安全閥114連接至高壓輸送返回管610， 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的返 回埠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，返回管620接著連接至燃料箱。
圖6是圖5中高壓燃料泵200及其周圍的放大視圖。高壓燃料泵200 具有由凸輪210驅動以上下滑動的泵柱塞206、電磁溢流閥202、以及設 置有漏液功能的止回閥204來作為主要部件。
當通過凸輪210向下移動泵柱塞206時並當電磁溢流閥202打開時， 引入(吸入)燃料。當通過凸輪210向上移動泵柱塞206時，改變關閉電 磁溢流閥202的時機以控制從高壓燃料泵200排放的燃料量。在泵柱塞 206向上移動的增壓行程期間，隨著關閉電磁溢流閥202的時機越早則排 放的燃料量越大，而隨著關閉電磁溢流閥202的時機越晚則排放的燃料量 越小。在排放最大量的燃料時電磁溢流閥202的驅動佔空比被設定為100 %，而在排放最小量的燃料時電磁溢流閥202的驅動佔空比被設定為0 %。當驅動佔空比為0%時，電磁溢流閥202保持打開，在此情況下，盡 管隨著凸輪210持續轉動(隨著發動機的迴轉)泵柱塞206上下滑動，但 因為電磁溢流閥202並未關閉，所以並未對燃料增壓。
被增壓的燃料推壓並打開具有漏液功能(其設定壓力約為60kPa)的 止回閥204，且燃料經由高壓輸送連接管500供應至高壓輸送管112。此 時，通過設置在高壓輸送管112處的燃料壓力傳感器以反饋方式控制燃料 壓力。如上所述，在各個氣缸組處的高壓輸送管112經由高壓連接管520 連接。
具有漏液功能的止回閥204是常用類型但設置有常開的孔的止回閥。 當高壓燃料泵200 (泵柱塞206)內的燃料壓力變得低於高壓輸送連接管 500內的燃料壓力時(例如，在電磁溢流閥202保持打開的同時當發動機 停止由此凸輪210停止時)，高壓輸送連接管500內的高壓燃料通過所述 孔返回至高壓燃料泵200 —側，由此降低了高壓輸送連接管500內以及高 壓輸送管112內的燃料壓力。因此，例如在發動機停止時，高壓輸送管 112內的燃料並未處於高壓，所以避免了燃料從缸內噴射器110漏出。
圖7示出了解釋從高壓燃料泵200排放的燃料量(受泵的驅動佔空比 控制)與缸內噴射器110末端處的溫度之間的關係的圖。如圖7所示，隨 著從高壓燃料泵排放的燃料量增大，由於更大量燃料吸收了缸內噴射器110更多的熱量，所以可以更大程度地冷卻缸內噴射器110。這降低了缸 內噴射器110末端處的溫度。圖7所示的安全溫度是不會在缸內噴射器 110末端處的噴射孔內產生沉積物的溫度的上限。注意，可利用發動機的
溫度(例如，發動機冷卻劑的溫度)作為參數來表示從高壓燃料泵200排 放的燃料量與缸內噴射器110末端處的溫度之間的關係。即，可以為不同 發動機冷卻劑溫度設定多個如圖7所示的圖。還應注意，圖7所示的圖僅 為示例，本發明並不限於此。
圖8是利用發動機速度和發動機負載作為參數的缸內噴射器110末端 處的溫度的等溫圖。通常，缸內噴射器110末端處的溫度在具有較高發動 機速度的區域中比在具有較低發動機速度的區域中更高，並在具有較高發 動機負載的區域中比在具有較低發動機負載的區域中更高。但是應該注意 的是，如圖8所示，在發動機速度和發動機負載兩者均為中間水平而非最 高水平的區域中溫度最高。此外，還存在這樣的區域，S卩，即使為低負載 但在特定的發動機速度下溫度也較高。每個發動機都具有獨特的等溫圖。 此外，除了發動機速度和發動機負載之外，缸內噴射器110末端處的溫度 的等溫圖還可以利用發動機溫度(例如，發動機冷卻劑溫度)作為另一個 參數。即，可以為不同的發動機冷卻劑溫度準備多個如圖8所示的圖。圖 8所示的等溫圖僅為示例，本發明並不限於此。
現將參考圖9描述由實現本實施例的控制裝置的發動機ECU所執行 的程序的控制結構。
在S100，發動機ECU檢測發動機冷卻劑溫度。在S110，發動機ECU 檢測發動機速度及發動機負載。在S120，發動機ECU利用如圖8所示的 等溫圖來估計缸內噴射器110末端處的溫度T。此時，可以根據發動機冷 卻劑溫度、發動機速度和發動機負載中任意兩者的組合或者根據全部三者 的組合來估計缸內噴射器110末端處的溫度T。
在S130，發動機ECU判定缸內噴射器110末端處的溫度T是否高於 安全溫度(例如圖7所示的一個安全溫度)。如果缸內噴射器110末端處 的溫度T高於安全溫度(S130中為"是")，則處理進行至S140。否則 (在S130中為"否")，則處理進行至S150。在S140，發動機ECU計算與從高壓燃料泵200排放的燃料量(其可 將缸內噴射器110末端處的溫度降低至安全溫度)相對應的驅動佔空比。 此時使用如圖7所示的圖。
在S150,發動機ECU根據發動機速度、發動機負載、以及(缸內噴 射器110與進氣歧管噴射器120之間的)燃料噴射比率來計算與從高壓燃 料泵200排放的燃料量相對應的驅動佔空比。
在S160,發動機ECU利用在S140或S150計算的驅動佔空比來控制 從高壓燃料泵200排放的燃料量。
現在將描述根據上述結構和流程圖由實現本實施例的控制裝置的發動 機ECU控制的高壓燃料系統的工作。在以下描述中，缸內噴射器110的 燃料噴射狀態可以是正在噴射的燃料量減少的狀態，或者可以是停止從其 噴射燃料的狀態。
在發動機工作時，檢測發動機冷卻劑的溫度(S100)，並檢測發動機 速度和發動機負載(S110)。根據圖8所示的利用發動機冷卻劑溫度、發 動機速度和發動機負載作為參數的圖來估計缸內噴射器110末端處的溫度 T (S120)。
當缸內噴射器110末端處的溫度T高於安全溫度(在S130為 "是")時，計算高壓燃料泵200的驅動佔空比使得從其排放的燃料量可 以確保將缸內噴射器110末端處的溫度降低至安全溫度(S140)。利用驅 動佔空比來控制關閉電磁溢流閥202的時機(S160)。因為隨著關閉電磁 溢流閥202的時機越早則可排放更大量的燃料，故當增大排放量時可增大 驅動佔空比。因此，高壓燃料泵200排放更大量的燃料。
從高壓燃料泵200排放的燃料經由高壓輸送連接管500供應至高壓輸 送管112，並冷卻相應氣缸組的缸內噴射器110。隨後，燃料通過高壓連 接管520分配至另一個氣缸組的高壓輸送管112，由此冷卻相關氣缸組的 缸內噴射器110。燃料接著經由設置在高壓輸送管112端部處的安全閥 114、並通過高壓輸送返回管610和返回管620返回至燃料箱。
如上所述，根據本實施例的控制裝置，從高壓燃料泵排放的燃料量被 控制為使得缸內噴射器末端處的溫度不高於抑制沉積物生成的安全溫度。例如，即使在減小從缸內噴射器進行的燃料噴射量或將其設定為零的情況 下，也可以將從高壓燃料泵排放的燃料量確定為具有確保缸內噴射器末端 處的估計溫度降低的熱容量。因此，通過燃料冷卻缸內噴射器，並降低缸 內噴射器末端處的溫度以抑制沉積物的形成。 (修改示例)
以下將描述根據本發明的修改示例的控制裝置。根據本修改示例的控 制裝置執行與上述實施例的程序不同的程序。其他硬體結構(圖5和圖 6)是通用的，因此將不再重複其詳細描述。
本修改示例涉及被限制為從缸內噴射器110進行的燃料噴射量為零
(即缸內噴射器110停止)的情況下對高壓燃料泵200的控制。即使在從 缸內噴射器110進行的燃料噴射量為零的情況下，也對高壓燃料泵200進 行控制使得其排放整個燃料量。這樣做，可以使高壓燃料泵200的最大排 放量的燃料通過高壓燃料系統循環，且可以用大量的燃料來冷卻缸內噴射 器110，在此情況下可最大程度地避免在缸內噴射器110末端處的噴射孔 內沉積物的產生。
可選地，在從缸內噴射器110進行的燃料噴射量為零的情況下，還可 以對高壓燃料泵200進行控制使得其排放使缸內噴射器末端處的溫度不超 過安全溫度的燃料量。這樣做，可以使小於高壓燃料泵的最大排放量的燃 料量通過高壓燃料系統循環。因此，在降低高壓燃料泵中損耗(摩擦損 耗)的同時可以通過燃料冷卻缸內噴射器110，由此可以避免在缸內噴射 器110末端處的噴射孔內沉積物的產生。 (本控制裝置所適用的發動機(1))
現在將描述本發明的控制裝置所適用的發動機(1).
現在將參考圖10和圖11，描述每個均表明缸內噴射器110與進氣歧 管噴射器120之間燃料噴射比率(其被視為與發動機的工作狀態相關的信 息)的圖。這裡，兩個噴射器之間的燃料噴射比率也表示為從缸內噴射器 110噴射的燃料量佔噴射的總燃料量的比率，其被稱為"缸內噴射器110 的燃料噴射比率"，或"DI (直接噴射)比(r)"。圖存儲在發動機 ECU的ROM中。圖IO是用於發動機暖態的圖，圖ll是用於發動機冷態
31的圖。
在圖10和圖ll所示的圖中，橫軸表示發動機的發動機速度，縱軸表
示負載因子，缸內噴射器110的燃料噴射比率(或DI比率r)表示為百分比。
如圖10和圖ll所示，為由發動機的發動機速度和負載因子確定的各 個工作區域設定DI比率r。 "DI比率r = 100%"表示僅使用缸內噴射器 110進行燃料噴射的區域，而"DI比率r = 0%"表示僅使用進氣歧管噴射 器120進行燃料噴射的區域。"DI比率r^Oy。"、 "DI比率r^lOO。/。"以 及"0% < DI比率r < 100%"每個都表示使用缸內噴射器IIO和進氣歧管 噴射器120兩者進行燃料噴射的區域。 一般來說，缸內噴射器110有助於 提高輸出性能，而進氣歧管噴射器120有助於空燃混合物的均勻性。根據 發動機的發動機速度和負載因子來適當地選擇具有不同特性的這兩種噴射 器，由此在發動機的普通工作狀態(而非諸如怠速期間的催化劑預熱狀態 之類的非普通工作狀態)下僅進行均勻燃燒。
此外，如圖IO和圖ll所示，在用於發動機暖態的圖中以及在用於發 動機冷態的圖中分別界定了缸內噴射器110與進氣歧管噴射器120之間的 燃料噴射比率(或DI比率r)。這些圖被設置成表明隨著發動機的溫度改 變，缸內噴射器110與進氣歧管噴射器120的不同控制區域。當檢測到的 發動機的溫度等於或高於預定溫度閾值時，就選擇如圖10所示的用於暖 態的圖，否則就選擇如圖11所示的用於冷態的圖。根據發動機的發動機 速度和負載因子並基於所選擇的圖來控制缸內噴射器110與進氣歧管噴射 器120中的一者或兩者。
現在將描述在圖10和圖11中設定的發動機的發動機速度和負載因 子。在圖10中，NE (1)被設定為2500 rpm至2700 rpm， KL (1)被設 定為30%至50%， KL (2)被設定為60%至90%。在圖11中，NE (3) 被設定為2900 rpm至3100卬m。即，NE(1)<NE(3)。圖10中的NE (2)及圖11中的KL (3)及KL (4)也被適當地設定。
當對比圖10和圖11時，圖11所示的用於冷態的圖的NE (3)高於 圖10所示的用於暖態的圖的NE (1)。這表明，隨著發動機溫度的降低，進氣歧管噴射器120的控制區域擴展為包含更高發動機速度的區域。 即，在發動機較冷的情況下，沉積物不太可能蓄積在缸內噴射器110的噴 射孔中(即使未從缸內噴射器iio噴射燃料)。因此，使用進氣歧管噴射 器120進行燃料噴射的區域可以擴展以從而提高均勻性。
當對比圖IO和圖11時，"DI比率r二 100%"在用於暖態的圖中位於 其中發動機的發動機速度是NE (1)或更高的區域中，而在用於冷態的圖 中位於其中發動機速度是NE (3)或更高的區域中。對於負載因子，"DI 比率1"= 100%"在用於暖態的圖中位於其中負載因子是KL (2)或更大的 區域中，而在用於冷態的圖中位於其中負載因子是KL (4)或更大的區域 中。這意味著僅在預定高發動機速度的區域中和在預定高發動機負載的區 域中使用缸內噴射器110。 g卩，在高速區域或高負載區域中，即使僅使用 缸內噴射器IIO進行燃料噴射，發動機的發動機速度和負載也較高，確保 了充足的進氣量，由此即使僅使用缸內噴射器110也能夠容易地獲得均勻 的空燃混合物。以此方式，從缸內噴射器110噴射的燃料在燃燒室霧化， 其涉及汽化潛熱(或者，從燃燒室吸收熱量)。因此，在壓縮末端處空燃 混合物的溫度降低，從而提高了防爆震性能。此外，因為燃燒室內的溫度 降低，所以提高了進氣效率，由此產生較高的動力輸出。
在圖10的用於暖態的圖中，還當負載因子是KL (1)或更小時，僅 使用缸內噴射器110進行燃料噴射。這表明當發動機10的溫度較高時在 預定低負載區域中僅單獨使用缸內噴射器110。當發動機處於暖態時，沉 積物容易蓄積在缸內噴射器110的噴射孔中。但是，當使用缸內噴射器 110進行燃料噴射時，可以降低噴射孔的溫度，由此防止沉積物的蓄積。 此外，在確定缸內噴射器110的最小燃料噴射量的同時可防止其阻塞。因 此，在相關區域中僅使用缸內噴射器UO。
當對比圖10和圖11時，僅在圖ll中用於冷態的圖中存在"DI比率r =0%"的區域。這表明當發動機的溫度較低時在預定低負載區域(KL (3)或更小)中僅使用進氣歧管噴射器120進行燃料噴射。當發動機較 冷、負載較低、且進氣量較小時，不太容易產生燃料的霧化。在該區域 中，難以利用缸內噴射器110的燃料噴射來確保有利的燃燒。此外，特別是在低負載低速區域中，不需要使用缸內噴射器110的高輸出。因此，在 相關區域中，僅使用進氣歧管噴射器120而非缸內噴射器IIO來進行燃料 噴射。
此外，在除了普通工作之外的其他工作中，或者在發動機IO怠速期 間的催化劑預熱狀態(非普通工作狀態)下，控制缸內噴射器110以進行 分層進氣燃燒。通過在催化劑預熱工作期間進行分層進氣燃燒，可以促進 催化劑的預熱，並由此改善排氣排放。
(本控制裝置所適用的發動機(2))
以下將描述本實施例的控制裝置所適用的發動機(2)。在以下對發 動機(2)的描述中，將不再重複與發動機(1)相似的結構。
參考圖12和圖13，將描述每個均表明缸內噴射器IIO與進氣歧管噴 射器120之間的燃料噴射比率(其被視為與發動機10的工作狀態相關的 信息)的圖。圖存儲在發動機ECU的ROM中。圖12是用於發動機的暖 態的圖，而圖13是用於發動機的冷態的圖。
圖12和圖13在以下方面不同於圖10和圖11。在用於暖態的圖中， 在發動機的發動機速度等於或高於NE (1)的區域中保持"DI比率r = 100%"，而在用於冷態的圖中，在發動機的發動機速度等於或高於NE (3)的區域中保持"DI比率r- 100%"。此外，不包括低速區域，在用 於暖態的圖中在負載因子為KL (2)或更大的區域中保持"DI比率r = 100%"，而在用於冷態的圖中在負載因子為KL (4)或更大的區域中保 持"DI比率r= 100%"。這意味著在發動機速度處於預定高水平的區域 中僅使用缸內噴射器IIO進行燃料噴射，而且在發動機負載處於預定高水 平的區域中經常僅使用缸內噴射器IIO進行燃料噴射。但是，在低速高負 載區域中，由缸內噴射器110噴射的燃料形成的空燃混合物的混合性較 差，在燃燒室內這種不均勻的空燃混合物會導致不穩定燃燒。因此，隨著 發動機速度升高(不太可能發生上述問題)，缸內噴射器110的燃料噴射 比率增大，而隨著發動機負載降低(容易發生上述問題)，缸內噴射器 110的燃料噴射比率減小。通過圖12和圖13中的十字箭頭來示出缸內噴 射器IIO的燃料噴射比率，或DI比率r的變化。以此方式，可以抑制因不穩定燃燒所導致的發動機輸出轉矩的波動。注意，這些手段幾乎等同於當 發動機的狀態朝向預定低速區域移動時減小缸內噴射器110的燃料噴射比 率的手段，或者當發動機的狀態朝向預定低負載區域移動時增大缸內噴射 器110的燃料噴射比率的手段。此外，除了相關區域(由圖12和圖13中 的十字箭頭表示)之外，在僅使用缸內噴射器110進行燃料噴射的區域中
(在高速側上和在低負載側上)，即使在僅使用缸內噴射器iio進行燃料
噴射時，也可以容易地獲得均勻的空燃混合物。在此情況下，從缸內噴射
器110噴射的燃料在燃燒室內霧化，其涉及汽化潛熱(或者，從燃燒室吸
收熱量)。因此，在壓縮側空氣燃料混合物的溫度會降低，由此提高了防 爆震性能。此外，隨著燃燒室的溫度降低，提高了進氣效率，由此產生較 高的動力輸出。
在參考圖10至圖13描述的發動機中，通過將缸內噴射器110的燃料 噴射正時設定在進氣衝程中來實現均勻燃燒，而通過將其設定在壓縮衝程 中來實現分層進氣燃燒。即，當缸內噴射器110的燃料噴射正時設定在壓 縮衝程中時，可以將濃的空燃混合物圍繞火花塞局部地布置，使得燃燒室 內整體較稀的空燃混合物被點燃以實現分層進氣燃燒。即使缸內噴射器 110的燃料噴射正時設定在進氣衝程中，如果能夠局部地圍繞火花塞提供 濃的空燃混合物，仍然可以實現分層進氣燃燒。
如本文所使用的，分層進氣燃燒包括分層進氣燃燒和半分層進氣燃燒 兩者。在半分層進氣燃燒中，進氣歧管噴射器120在進氣衝程噴射燃料以 在整個燃燒室內部產生稀且均勻的空燃混合物，然後，缸內噴射器110在 壓縮衝程噴射燃料以產生圍繞火花塞的濃的空燃混合物，由此改善燃燒狀 態。因為以下原因，這種半分層進氣燃燒在催化劑預熱工作中是優選的。 在催化劑預熱工作中，需要相當大地延遲點火正時並維持需要的燃燒狀態 (怠速狀態)，由此使得高溫燃燒氣體到達催化劑。此外，需要供應特定 量的燃料。如果採用分層進氣燃燒以滿足上述要求，燃料的量將不足。如 果採用均勻燃燒，用於維持需要的燃燒的延遲量相較於分層進氣燃燒的情 況較小。為此，在催化劑預熱工作中儘管既可以採用分層進氣燃燒也可以 採用半分層進氣燃燒，但是優選地採用上述半分層進氣燃燒。
35此外，在結合圖10至圖13描述的發動機中，在與幾乎整個區域相對 應的基本區域中，缸內噴射器110的燃料噴射正時設定在進氣衝程中(在
這裡，基本區域指除了通過在進氣衝程從進氣歧管噴射器120進行燃料噴 射並在壓縮衝程從缸內噴射器110進行燃料噴射而實現的半分層進氣燃燒
的區域之外的區域，半分層進氣燃燒僅在催化劑預熱狀態中進行)。但
是，因為以下原因，為了穩定燃燒，缸內噴射器110的燃料噴射正時可以 暫時地設定在壓縮衝程中。
當缸內噴射器110的燃料噴射正時設定在壓縮衝程中時，在氣缸的溫 度相對較高時，通過噴射的燃料來冷卻空燃混合物。這提高了冷卻效果， 並由此提高了抗爆震性能。此外，當缸內噴射器U0的燃料噴射正時設定 在壓縮衝程中時，從燃料噴射到點火的時間較短，這確保了噴射燃料較強 的滲透性，由此提高了燃燒率。對抗爆震性能的提高以及對燃燒率的提高 可以防止燃燒波動，由此提高燃燒穩定性。
需要理解的是，這裡揭示的實施例在各個方面均為舉例說明，而非限 制性的。本發明的範圍由權利要求的條款而非以上描述界定，且本發明的 範圍意在包含落入權利要求的條款相等同的範圍和含義內的任何修改。
權利要求
1、一種用於內燃機的燃料供應設備，所述內燃機具有用於將燃料噴射到氣缸中的第一燃料噴射裝置和用於將燃料噴射到進氣歧管中的第二燃料噴射裝置，所述燃料供應設備包括壓力監控裝置，其用於監控所述第一燃料噴射裝置中的燃料壓力；釋放裝置，其用於將所述第一燃料噴射裝置安裝到其的輸送管內的燃料向外釋放；和控制裝置，其用於在由所述壓力監控裝置所獲得的所述燃料壓力不低於基準壓力時致動所述釋放裝置以釋放所述輸送管內的燃料，由此降低所述燃料壓力，並用於在所述燃料壓力變為用於使所述第一燃料噴射裝置以最小噴射量進行燃料噴射的臨界壓力時停止所述釋放裝置。
2、 根據權利要求l所述的用於內燃機的燃料供應設備，其中， 所述釋放裝置包括用於從燃料箱供應燃料的低壓燃料泵、用於將來自所述低壓燃料泵的燃料進一步增壓並將高壓燃料供應至所述輸送管的高壓 燃料泵、用於從所述輸送管向所述燃料箱釋放燃料的釋放通道、和設置在 所述釋放通道處的安全閥，並且所述控制裝置包括這樣的裝置，其用於在由所述壓力監控裝置所獲得 的所述燃料壓力不低於基準壓力時打開所述安全閥以釋放所述輸送管內的 燃料，並且還致動所述高壓燃料泵達規定時段以將高壓燃料供應至所述輸 送管，並在預定時段經過之後將低壓燃料從所述低壓燃料泵供應至所述輸 送管，並用於在由所述壓力監控裝置所獲得的所述燃料壓力達到用於以最 小噴射量進行燃料噴射的所述臨界壓力時關閉所述安全閥以停止燃料的釋 放。
3、 根據權利要求l所述的用於內燃機的燃料供應設備，其中，所述釋放裝置包括用於從燃料箱供應燃料的低壓燃料泵、用於將來自 所述低壓燃料泵的燃料進一步增壓並將高壓燃料供應至所述輸送管的高壓 燃料泵、用於從所述輸送管向所述燃料箱釋放燃料的釋放通道、和設置在 所述釋放通道處的安全閥，並且所述控制裝置包括這樣的裝置，其用於在由所述壓力監控裝置所獲得 的所述燃料壓力不低於基準壓力時打開所述安全閥以釋放所述輸送管內的 燃料並將低壓燃料從所述低壓燃料泵供應至所述輸送管，並用於在由所述 壓力監控裝置所獲得的所述燃料壓力變為用於以最小噴射量進行燃料噴射 的所述臨界壓力時關閉所述安全閥以停止燃料的釋放。
4、根據權利要求1至3中任一項所述的用於內燃機的燃料供應設備，其中，所述第一燃料噴射裝置是缸內噴射器，並且 所述第二燃料噴射裝置是進氣歧管噴射器。
全文摘要
本發明涉及一種用於內燃機的燃料供應設備。發動機ECU執行以下程序，該程序包括檢測發動機冷卻劑溫度的步驟(S100)，檢測發動機速度和發動機負載的步驟(S110)，根據發動機冷卻劑溫度、發動機速度和發動機負載來估計缸內噴射器末端處溫度的步驟(S120)，以及當末端處溫度高於安全溫度時(在S130為「是」)，計算高壓燃料泵的確保將缸內噴射器末端處的溫度降低至安全溫度的驅動佔空比的步驟(S140)和利用驅動佔空比控制高壓燃料泵的步驟(S160)。
文檔編號F02D41/38GK101451474SQ20081019030
公開日2009年6月10日 申請日期2005年9月6日 優先權日2004年10月7日
發明者倉田尚季, 坂井光人, 山崎大地, 秋田龍彥 申請人:豐田自動車株式會社