Устройство управления впрыском топлива и способ управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания Российский патент 2017 года по МПК F02D41/34 F02M69/16 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к управлению впрыском топлива, реализованному в двигателе внутреннего сгорания, имеющем инжектор распределенного впрыска, который впрыскивает топливо во впускной канал, и инжектор прямого впрыска, который впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания.

Уровень техники

[0002] В публикации заявки на патент Японии JP 2007-065131 A раскрыто управление впрыском топлива, реализуемое в двигателе внутреннего сгорания с двойным впрыском, имеющем инжектор распределенного впрыска, который впрыскивает топливо во впускной канал, и инжектор прямого впрыска, который впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с двойным впрыском применяется к двигателю внутреннего сгорания, который требует очень высокой выходной мощности, так что требуемый объем топлива не может быть подан просто посредством впрыска топлива в камеру сгорания через инжектор прямого впрыска.

[0003] В управлении впрыском топлива согласно предшествующему уровню техники, когда условие прекращения подачи топлива устанавливается в двигателе внутреннего сгорания, впрыск топлива посредством инжектора распределенного впрыска прекращается первым, после чего прекращается впрыск топлива посредством инжектора прямого впрыска. Это обусловлено следующей причиной.

[0004] Часть топлива, впрыснутого во впускной канал инжектором распределенного впрыска, прилипает к поверхности стенки и т.п. канала. Топливу, прилипшему к поверхности стенки канала, требуется более длительное время, чтобы достигать камеры сгорания, чем топливу, которое протекает в камеру сгорания без прилипания к поверхности стенки канала. Когда впрыск посредством инжектора распределенного впрыска и впрыск посредством инжектора прямого впрыска прекращаются одновременно при установлении условия прекращения подачи топлива, сжигание посредством двигателя внутреннего сгорания прекращается в этот момент. Хотя топливо, прилипшее к поверхности стенки и т.п. канала, достигает камеры сгорания с задержкой, однако, сгорание может уже прекращаться в момент, когда это топливо достигает камеры сгорания. Когда топливо, которое достигает камеры сгорания, после того как сгорание прекратилось, выпускается как несгоревшее топливо, состав отработавшего газа неизбежно ухудшается.

[0005] На предшествующем уровне техники впрыск посредством инжектора прямого впрыска продолжается в течение фиксированного периода, за которым следует установление условия прекращения подачи топлива, так что сгорание топлива в камере сгорания поддерживается до тех пор, пока топливо, прилипшее к поверхности стенки и т.п. канала после впрыска посредством инжектора распределенного впрыска, не достигнет камеры сгорания с задержкой. В результате, топливо, которое достигает камеры сгорания с задержкой, надежно сжигается.

Сущность изобретения

[0006] В предшествующем уровне техники управление впрыском топлива, описанное выше, реализуется, только когда устанавливается условие прекращения подачи топлива. В других случаях, инжектор распределенного впрыска и инжектор прямого впрыска выполняют впрыск топлива с заданной степенью распределения. В типичном варианте, инжектор прямого впрыска устанавливается с более высоким давлением топлива, чем инжектор распределенного впрыска.

[0007] Однако, объем впрыскиваемого топлива, требуемый, когда двигатель внутреннего сгорания находится при низкой нагрузке, например, во время работы на холостом ходу, является небольшим. Когда и инжектор распределенного впрыска, и инжектор прямого впрыска, выполняют впрыск топлива в состоянии низкой нагрузки, давление топлива инжектора прямого впрыска не может быть уменьшено простым способом.

[0008] Когда давление топлива остается высоким в состоянии низкой нагрузки, вероятно, должно возникать изменение в величине впрыска инжектора прямого впрыска. Следовательно, желательно уменьшать давление топлива инжектора прямого впрыска настолько быстро, насколько возможно, в состоянии низкой нагрузки. В управлении впрыском топлива согласно предшествующему уровню техники, однако, до тех пор, пока не установится условие прекращения подачи топлива, впрыск топлива выполняется посредством как инжектора распределенного впрыска, так и инжектора прямого впрыска в состоянии низкой нагрузки, делая трудным быстрое уменьшение давления топлива инжектора прямого впрыска.

[0009] Следовательно, целью настоящего изобретения является уменьшение давления топлива инжектора прямого впрыска эффективным образом в состоянии низкой нагрузки до достижения условия прекращения подачи топлива.

[0010] Для достижения вышеописанной цели, настоящее изобретение предоставляет устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания, имеющего инжектор распределенного впрыска, который впрыскивает топливо во впускной канал, и инжектор прямого впрыска, который впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания.

[0011] Согласно аспекту настоящего изобретения, устройство управления впрыском топлива включает в себя датчик определения нагрузки, который определяет нагрузку двигателя внутреннего сгорания, и программируемый контроллер, который управляет впрыском топлива в соответствии с нагрузкой. Контроллер программируется, чтобы определять, находится или нет двигатель внутреннего сгорания в состоянии нагрузки, и требует или нет двигатель внутреннего сгорания впрыска топлива, и когда двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, в то же время требуя впрыска топлива, прекращать впрыск топлива через инжектор распределенного впрыска и инструктировать инжектору прямого впрыска впрыскивать весь объем впрыскиваемого топлива, требуемый двигателем внутреннего сгорания.

[0012] Подробности, а также другие признаки и преимущества этого изобретения, изложены в оставшейся части описания и показаны на прилагаемых чертежах.

Краткое описание чертежей

[0013] Фиг. 1 - схематичный чертеж, показывающий конфигурацию устройства управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций процедуры управления впрыском топлива, исполняемой модулем управления двигателем согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3A-3F - временные диаграммы, иллюстрирующие результаты исполнения процедуры управления впрыском топлива.

Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая процедуру управления впрыском топлива, исполняемую модулем управления двигателем согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая процедуру управления впрыском топлива, исполняемую модулем управления двигателем согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6A-6F - временные диаграммы, иллюстрирующие результаты исполнения процедуры управления впрыском топлива, показанной на фиг. 5.

Описание вариантов осуществления изобретения

[0014] Показанное на фиг. 1 устройство 1 управления впрыском топлива согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения применяется к многоцилиндровому двигателю внутреннего сгорания для транспортного средства. Двигатель внутреннего сгорания является двигателем внутреннего сгорания с двойным впрыском, имеющим инжекторы 4 распределенного впрыска для впрыска топлива во впускные каналы соответствующих цилиндров и инжекторы 5 прямого впрыска для впрыска топлива непосредственно в камеры сгорания соответствующих цилиндров. В двигателе внутреннего сгорания воздушно-топливная смесь, состоящая из желаемых объемов всасываемого воздуха и топлива, формируется посредством впрыска топлива во всасываемый воздух во впускном канале через инжекторы 4 распределенного впрыска, и впрыска дополнительного топлива через инжекторы 5 прямого впрыска в воздушно-топливную смесь впрыснутого топлива и воздуха, который был всосан в камеру сгорания. Воздушно-топливная смесь затем поджигается посредством искрового зажигания.

[0015] Инжекторы 4 распределенного впрыска впрыскивают топливо отдельно в соответствующие цилиндры с помощью способа, известного как многоточечный впрыск (MPI). Инжекторы 4 распределенного впрыска соединяются с совместно используемым MPI-топливопроводом 2 так, чтобы впрыскивать топливо с давлением топлива MPI-топливопровода 2. Впрыск топлива посредством инжекторов 4 распределенного впрыска будет называться далее в данном документе MPI-впрыском.

[0016] Инжекторы 5 прямого впрыска впрыскивают топливо непосредственно в соответствующие камеры сгорания с помощью способа, известного как прямой впрыск топлива (GDI). Инжекторы 5 прямого впрыска соединяются с совместно используемым GDI-топливопроводом 3 так, чтобы впрыскивать топливо с давлением топлива GDI-топливопровода 3. Впрыск топлива посредством инжекторов 5 прямого впрыска будет называться далее в данном документе GDI-впрыском.

[0017] Топливо подается в MPI-топливопровод 2 от топливного насоса 7 низкого давления через шланг 14 низкого давления. Топливный насос 7 низкого давления либо приводится в действие механическим образом двигателем внутреннего сгорания, либо приводится в действе электромотором.

Топливный насос 7 низкого давления всасывает и нагнетает топливо из топливного бака 9 и подает находящееся под давлением топливо в MPI-топливопровод 2 и топливный насос 8 высокого давления через шланг 14 низкого давления.

[0018] Топливный насос 8 высокого давления либо приводится в действие механическим образом двигателем внутреннего сгорания, либо приводится в действе электромотором. Топливный насос 8 высокого давления дополнительно повышает давление топлива, подаваемого к нему от топливного насоса 7 низкого давления через шланг 14 низкого давления, и подает находящееся под давлением топливо в GDI-топливопровод 3 через вспомогательную трубку 15 высокого давления.

[0019] Модуль управления двигателем (ECM) 10 управляет объемом впрыскиваемого топлива и моментом впрыска соответствующих инжекторов 4 распределенного впрыска и объемом впрыскиваемого топлива и моментом впрыска соответствующих инжекторов 5 прямого впрыска. Более конкретно, инжекторы 4 распределенного впрыска и инжекторы 5 прямого впрыска впрыскивают топливо в течение периодов и в моменты времени, соответствующие ширине импульсов сигналов, выводимых посредством ECU 10 через сигнальные цепи.

[0020] ECM 10 также управляет работой топливного насоса 8 высокого давления. Для этого управления датчик 12 давления, который определяет давление топлива в GDI-топливопроводе 3, соединяется с ECM 10 через сигнальную цепь. ECM 10 управляет работой топливного насоса 8 высокого давления на основе давления топлива в GDI-топливопроводе 3, определенного датчиком 12 давления. Следует отметить, что, когда нагрузка двигателя для двигателя внутреннего сгорания является низкой, работа топливного насоса 8 высокого давления останавливается посредством традиционного управления.

[0021] ECM 10 состоит из микрокомпьютера, имеющего центральный процессор (CPU), постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM) и интерфейс ввода/вывода (I/O-интерфейс). ECM 10 может состоять из множества микрокомпьютеров.

[0022] Работа топливного насоса 7 низкого давления, между тем, управляется посредством модуля управления топливным насосом (FPCM) 11. FPCM 11 также состоит из микрокомпьютера, имеющего центральный процессор (CPU), постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM) и интерфейс ввода/вывода (I/O-интерфейс). FPCM 11 может также состоять из множества микрокомпьютеров. Альтернативно, ECM 10 и FPCM 11 могут состоять из единого микрокомпьютера.

[0023] Датчик 13 нажатия педали акселератора, который определяет величину нажатия педали акселератора, предусмотренной в транспортном средстве, как нагрузку двигателя внутреннего сгорания, соединяется с ECM 10 посредством сигнальной цепи. Дополнительно, датчик 16 соотношения воздух-топливо, который определяет соотношение воздух-топливо воздушно-топливной смеси, сжигаемой в камере сгорания, из концентрации кислорода отработавшего газа, выпускаемого двигателем внутреннего сгорания, соединяется с ECM 10 через сигнальную цепь. Кроме того, переключатель 17 холостого хода, который остается выключенным, когда педаль акселератора нажимается, и включается, когда педаль акселератора отпускается, соединяется с ECM 10 через сигнальную цепь.

[0024] ECM 10 управляет впрыском топлива посредством инжекторов 4 распределенного впрыска и впрыском топлива посредством инжекторов 5 прямого впрыска, исполняя процедуру управления впрыском топлива, показанную на фиг. 2, на основе величины нажатия педали акселератора. Эта процедура исполняется циклически с фиксированными интервалами времени в десять миллисекунд, например, в то время как двигатель внутреннего сгорания работает.

[0025] Обращаясь к фиг. 2, сначала, на этапе S1, ECM 10 определяет, установлено или нет условие прекращения подачи топлива. Здесь, определение выполняется относительно того, требует или нет двигатель внутреннего сгорания впрыска топлива. Определение относительно того, установлено или нет условие прекращения подачи топлива, может быть выполнено, например, с помощью следующего способа.

[0026] В случае, когда прекращение подачи топлива выполняется в двигателе внутреннего сгорания в отдельной процедуре, ECM 10 может определять из отдельной процедуры, было или нет выполнено прекращение подачи топлива, и может определять, что условие прекращения подачи топлива установлено, когда прекращение подачи топлива было выполнено.

[0027] Когда условие прекращения подачи топлива устанавливается на этапе S1, ECM 10 немедленно завершает процедуру.

[0028] Когда условие прекращения подачи топлива не устанавливается на этапе S1, это значит, что двигатель внутреннего сгорания требует впрыска топлива.

[0029] В этом случае ECM 10 получает нагрузку двигателя на этапе S2. Далее, на этапе S3, ECM 10 определяет, меньше или нет нагрузка двигателя заданной нагрузки, или, другими словами, находится или нет двигатель внутреннего сгорания в состоянии низкой нагрузки.

[0030] Что касается обработки этапов S2 и S3, в этом варианте осуществления, величина нажатия педали акселератора, определенная посредством датчика 13 нажатия педали акселератора, используется в качестве нагрузки двигателя. Когда величина нажатия педали акселератора равна нулю, определяется, что нагрузка двигателя меньше заданной нагрузки.

[0031] Следует отметить, однако, что различные параметры, отличные от величины нажатия педали акселератора, могут быть использованы взамен в качестве параметра для определения нагрузки двигателя. Например, нагрузка двигателя может быть определена с помощью скорости вращения, объема всасываемого воздуха или объема впрыскиваемого топлива двигателя внутреннего сгорания.

[0032] Более конкретно, нагрузка двигателя может быть определена как низкая, когда скорость вращения двигателя внутреннего сгорания, определенная посредством датчика 18 скорости вращения, равна или ниже заданной скорости, или уменьшение скорости вращения двигателя внутреннего сгорания равно или превышает заданную величину. Кроме того, выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания определяется в соответствии со скоростью вращения, и, следовательно, выходной крутящий момент, может быть определен из скорости вращения посредством обращения к кривой момента, и нагрузка двигателя может быть определена как низкая, когда выходной крутящий момент меньше заданного крутящего момента.

[0033] Объем всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания управляется посредством дроссельной заслонки, которая функционирует совместно с педалью акселератора, и, следовательно, объем всасываемого воздуха, который измеряется с помощью расходомера 19, может рассматриваться в качестве параметра, выражающего нагрузку двигателя. Кроме того, объем всасываемого воздуха управляется относительно объема всасываемого воздуха для того, чтобы реализовывать целевое соотношение воздух-топливо, и, следовательно, объем впрыскиваемого топлива может также рассматриваться в качестве параметра, выражающего нагрузку двигателя.

[0034] Следовательно, определения этапов S2 и S3 относительно того, является или нет нагрузка двигателя низкой, могут быть выполнены с помощью различных параметров. Скорость вращения двигателя, выходной крутящий момент двигателя, объем всасываемого воздуха и объем впрыскиваемого топлива - все являются параметрами, которые ближе к фактическим условиям работы двигателя, чем величина нажатия педали акселератора, и, следовательно, состояние нагрузки двигателя внутреннего сгорания может быть определено более точно.

[0035] Однако параметры, описанные выше, все изменяются на основе величины нажатия педали акселератора, и, следовательно, скорость отклика управления впрыском топлива может быть максимизирована посредством применения величины нажатия педали акселератора в качестве нагрузки двигателя. Кроме того, определение, что нагрузка двигателя меньше заданной нагрузки, когда величина нажатия педали акселератора равна нулю, практически эквивалентно распознаванию того, что педаль акселератора была включена и выключена. Следовательно, обработка для адаптации не должна выполняться по выходному сигналу от датчика 13 нажатия педали акселератора, и, следовательно, устройство 1 управления впрыском топлива может быть укомплектовано более простым образом. Следует отметить, что переключатель 17 холостого хода также приспособлен определять, что педаль акселератора была включена и выключена.

[0036] Когда определяется на этапе S3, что двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, ECM 10 переходит к обработке этапа S4.

[0037] Более конкретно, ECM 10 устанавливает объем MPI-впрыска, т.е. объем впрыскиваемого топлива инжекторов 4 распределенного впрыска, в ноль. Между тем, ECM 10 устанавливает объем GDI-впрыска, т.е. объем впрыскиваемого топлива инжекторов 5 прямого впрыска, в целевой объем впрыскиваемого топлива, вычисленный из целевого соотношения воздух-топливо и объема всасываемого воздуха. Обработка этапа S4 соответствует обработке для прекращения MPI-впрыска посредством инжекторов 4 распределенного впрыска, так что весь объем впрыскиваемого топлива, требуемый двигателем внутреннего сгорания, впрыскивается через инжекторы 5 прямого впрыска. ECM 10 затем выполняет впрыск топлива с заданными объемами впрыска. Следом за обработкой этапа S4 ECM 10 завершает процедуру.

[0038] Когда определяется на этапе S3, что двигатель внутреннего сгорания не находится в состоянии низкой нагрузки, с другой стороны, ECM 10 переходит к обработке этапа S5.

[0039] Более конкретно, ECM 10 устанавливает объем MPI-впрыска в значение, полученное умножением степени распределения на целевой объем впрыскиваемого топлива, вычисленный из целевого соотношения воздух-топливо и объема всасываемого воздуха. Степень распределения является заданным значением, которое используется, чтобы определять отношение объема MPI-впрыска к объему впрыскиваемого топлива, требуемому, чтобы достигать целевого соотношения воздух-топливо. ECM 10 устанавливает величину, полученную вычитанием объема MPI-впрыска из целевого объема впрыскиваемого топлива, в качестве объема DGI-впрыска инжекторов 5 прямого впрыска. Следом за обработкой этапа S5 ECM 10 завершает процедуру.

[0040] Далее, обращаясь к фиг. 3A-3F, будут описаны результаты исполнения процедуры управления впрыском топлива.

[0041] Как показано на фиг. 3C, когда водитель транспортного средства убирает свою ступню с нажатой педали акселератора, величина нажатия педали акселератора быстро уменьшается. Величина нажатия педали акселератора достигает нуля в позиции, указанной треугольной меткой на чертеже.

[0042] Как показано на фиг. 3A, скорость вращения двигателя начинает уменьшаться в то же время, когда величина нажатия педали акселератора начинает уменьшаться по направлению к нулю, но уменьшается более умеренным образом. Как показано на фиг. 3B, выходной крутящий момент двигателя изменяется в соответствии с величиной нажатия педали акселератора.

[0043] В процедуре управления впрыском топлива, между тем, определение этапа S3 остается отрицательным до тех пор, пока величина нажатия педали акселератора не упадет ниже заданной величины. В результате, ECM 10 выполняет MPI-впрыск через инжекторы 4 распределенного впрыска и GDI-впрыск через инжекторы 5 прямого впрыска с заданной степенью распределения на этапе S5 для того, чтобы добиваться целевого соотношения воздух-топливо. Ширина GDI-импульса на фиг. 3E соответствует объему GDI-впрыска, впрыскиваемому инжекторами 5 прямого впрыска. Ширина MPI-импульса на фиг. 3 соответствует объему MPI-впрыска, впрыскиваемому инжекторами 4 распределенного впрыска.

[0044] Когда величина нажатия педали акселератора падает ниже заданной величины в позиции, указанной треугольной меткой на чертеже, определение этапа S3 изменяется с отрицательного на утвердительное. В результате, на этапе S4, объем MPI-впрыска, впрыскиваемый инжекторами 4 распределенного впрыска, устанавливается в ноль, и объем GDI-впрыска, впрыскиваемый инжекторами 5 прямого впрыска, устанавливается в полный объем впрыскиваемого топлива, требуемый, чтобы добиваться целевого соотношения воздух-топливо.

[0045] Как показано на фиг. 3F, ширина MPI-импульса падает до нуля в то же время, когда определение этапа S3 становится утвердительным. Дополнительно, как показано на фиг. 3E, объем GDI-впрыска уменьшается в соответствии с уменьшением в величине нажатия педали акселератора, прежде чем определение этапа S3 становится утвердительным. В то же самое время, когда определение этапа S3 становится утвердительным, однако, объем MPI-впрыска, впрыснутый до этого момента посредством инжекторов 4 распределенного впрыска, прибавляется к объему GDI-впрыска, приводя к временному увеличению объема GDI-впрыска. После этого, поскольку величина нажатия педали акселератора упала до нуля, объем GDI-впрыска уменьшается по направлению к целевому объему впрыскиваемого топлива для работы на холостом ходу.

[0046] Когда нагрузка двигателя уменьшается, работа топливного насоса 8 высокого давления прекращается. Следовательно, как показано на фиг. 3D, давление топлива GDI-топливопровода 3 уменьшается каждый раз, когда GDI-впрыск выполняется посредством инжекторов 5 прямого впрыска. В результате, инжекторы 5 прямого впрыска выполняют впрыск топлива с более низким давлением топлива в следующий раз, когда педаль акселератора нажимается. Когда инжектор 5 прямого впрыска впрыскивает топливо в состоянии, когда давление топлива в GDI-топливопроводе 3 является высоким, отклонение более вероятно возникает в объеме топлива, которое фактически впрыскивается посредством инжекторов 5 прямого впрыска. Когда инжекторы 5 прямого впрыска впрыскивают топливо в состоянии, когда давление топлива в GDI-топливопроводе 3 уменьшилось таким образом, однако, ECM 10 может выполнять управление впрыском топлива с высокой степенью точности.

[0047] После установки объема впрыска для MPI-впрыска, выполняемого посредством инжекторов 4 распределенного впрыска, в ноль на этапе S4, объем впрыска для MPI-впрыска, выполняемого посредством инжекторов 4 распределенного впрыска, предпочтительно поддерживается на нуле в течение фиксированного периода. Тем самым, возникновение ситуации, в которой MPI-впрыск циклически выполняется и прекращается с высокой частотой, может быть предотвращено, и, в результате, управление впрыском топлива может быть стабилизировано. Дополнительно, когда GDI-впрыск выполняется непрерывно, так что давление топлива в GDI-топливопроводе 3 уменьшается избыточно, требуемый объем впрыскиваемого топлива может быть реализован посредством возобновления MPI-впрыска.

[0048] Далее, обращаясь к фиг. 4, будет описана процедура управления впрыском топлива согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

[0049] В этой процедуре процесс определения ненормальности для определения того, возникла или нет ненормальность в MPI-впрыске, выполняемом посредством инжекторов 4 распределенного впрыска, добавляется к процедуре управления впрыском топлива, показанной на фиг. 2.

[0050] Процесс определения ненормальности конфигурируется следующим образом. ECM 10 получает соотношение воздух-топливо перед и после того, как определение этапа S3 изменяется с отрицательного на утвердительное, на основе входных сигналов от датчика 16 соотношения воздух-топливо. Когда разница между соотношениями воздух-топливо перед и после того, как определение этапа S3 изменяется с отрицательного на положительное, равняется или превышает заданное значение, ECM 10 определяет, что ненормальность возникла в MPI-впрыске посредством инжекторов 4 распределенного впрыска.

[0051] С этой целью, этап S11 вставляется в процедуру управления впрыском топлива между этапами S1 и S2 процедуры управления впрыском топлива, показанной на фиг. 2, этапы S12-S14 вставляются после этапа S5.

[0052] Перед тем, как двигатель внутреннего сгорания входит в состояние низкой нагрузки, определение этапа S3 является отрицательным, и, следовательно, ECM 10 выполняет MPI-впрыск и GDI-впрыск с заданной степенью распределения на этапе S5. Следом за впрыском с этими установками ECM 10 получает фактическое соотношение A/F воздух-топливо из выходного сигнала от датчика 16 соотношения воздух-топливо на этапе S12.

[0053] Далее, на этапе S13, ECM 10 сравнивает абсолютное значение отклонения между заданным целевым соотношением воздух-топливо и фактическим соотношением A/F воздух-топливо с заданным значением. Типично, в двигателе внутреннего сгорания с двойным типом впрыска, основной впрыск выполняется посредством GDI-впрыска, а MPI-впрыск выполняется, чтобы компенсировать нехватку, возникающую, когда требуется высокая выходная мощность. Другими словами, MPI-впрыск выполняется менее часто, чем GDI-впрыск, и, следовательно, более вероятно должны возникать блокировки. Определение этапа S13 выполняется, чтобы определять, выполняется или нет нормально MPI-впрыск.

[0054] Когда абсолютное значение отклонения равно или меньше заданного значения на этапе S13, ECM 10 определяет, что MPI-впрыск выполняется нормально, и, следовательно, завершает процедуру.

[0055] Когда абсолютное значение отклонения превышает заданное значение на этапе S13, с другой стороны, ECM 10 определяет, что MPI-впрыск не выполняется нормально, и, следовательно, завершает процедуру после установки флага ненормальности MPI в единицу на этапе S14. Следует отметить, что первоначальное значение флага ненормальности MPI предполагается равным нулю.

[0056] Когда процедура далее исполняется, определение выполняется на этапе S11 относительно того, установлен или нет флаг ненормальности MPI в единицу. Когда флаг ненормальности MPI не установлен в единицу, выполняется обработка, начиная с этапа S2. Когда флаг ненормальности MPI установлен в единицу, объем MPI-впрыска устанавливается в ноль, а объем GDI-впрыска устанавливается, чтобы быть равным целевому объему впрыскиваемого топлива на этапе S4. Это обусловлено тем, что, когда MPI-впрыск посредством инжекторов 4 распределенного впрыска обнаруживается как ненормальный, впрыск топлива должен выполняться только посредством GDI-впрыска, независимо от нагрузки двигателя внутреннего сгорания.

[0057] С помощью этой процедуры управления впрыском топлива, в дополнение к результатам, осуществленным посредством процедуры управления впрыском топлива, показанной на фиг. 2, возможно определять, выполняется или нет MPI-впрыск нормально посредством инжекторов 4 распределенного впрыска. Дополнительно, когда ненормальность возникает в MPI-впрыске, MPI-впрыск посредством инжекторов 4 распределенного впрыска прекращается, и весь объем впрыскиваемого топлива, требуемый двигателем внутреннего сгорания, подается посредством GDI-впрыска. Следовательно, GDI-впрыск посредством инжекторов 5 прямого впрыска может быть использован для максимального результата, даже когда ненормальность возникает в MPI-впрыске посредством инжекторов 4 распределенного впрыска, и, в результате, нехватки в объеме топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, могут быть минимизированы.

[0058] Кроме того, в этой процедуре управления впрыском топлива, существование ненормальности в MPI-впрыске определяется из различия в соотношении A/F воздух-топливо. Когда ненормальность возникает в MPI-впрыске, соотношение A/F воздух-топливо изменяется немедленно в ответ на это. С помощью этого способа определения, следовательно, возникновение неисправности в MPI-впрыске может быть быстро обнаружено.

[0059] Далее, обращаясь к фиг. 5 и фиг. 6A-6F, будет описана процедура управления впрыском топлива согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

[0060] В процедурах управления впрыском топлива согласно первому и второму вариантам осуществления величина нажатия педали акселератора используется в качестве параметра, выражающего нагрузку двигателя для двигателя внутреннего сгорания, и способ впрыска топлива переключается на основе величины нажатия педали акселератора. Как описано выше, однако, объем впрыскиваемого топлива может быть использован в качестве нагрузки двигателя для двигателя внутреннего сгорания. Этот вариант осуществления иллюстрирует пример этого.

[0061] Когда нагрузка двигателя является высокой, ECM 10 обеспечивает требуемый объем впрыскиваемого топлива, реализуя и GDI-впрыск, и MPI-впрыск. Когда нагрузка двигателя уменьшается из состояния высокой нагрузки, ECM 10 сначала уменьшает объем MPI-впрыска.

[0062] Объем MPI-впрыска инжекторов 4 распределенного впрыска имеет минимальный объем MPIQmin впрыска, при котором управление возможно. Следовательно, после того как объем MPI-впрыска достигает минимального объема MPIQmin впрыска, ECM 10 уменьшает объем GDI-впрыска в соответствии с уменьшением в нагрузке двигателя, в то же время поддерживая объем MPI-впрыска на минимальном объеме MPIQmin впрыска.

[0063] Дополнительно, когда требуемый объем впрыскиваемого топлива на основе нагрузки двигателя падает ниже максимального объема GDIQmax впрыска для GDI-впрыска, реализуемого посредством инжекторов 5 прямого впрыска, ECM 10 прекращает MPI-впрыск посредством инжекторов 4 распределенного впрыска и после этого подает весь требуемый объем впрыскиваемого топлива через GDI-впрыск посредством инжекторов 5 прямого впрыска.

[0064] Процедура управления впрыском топлива, исполняемая посредством ECM 10 для того, чтобы реализовывать управление, описанное выше, будет сейчас описана.

[0065] На этапе S1, аналогично первому и второму вариантам осуществления, ECM 10 определяет, установлено или нет состояние прекращения подачи топлива. Когда состояние прекращения подачи топлива установлено, процедура завершается. Когда состояние прекращения подачи топлива не установлено, ECM 10 определяет на этапе S21, включен или нет переключатель 17 холостого хода, из входного сигнала от переключателя 17 холостого хода.

[0066] Когда переключатель 17 холостого хода не включен, ECM 10 выполняет MPI-впрыск и GDI-впрыск с заданной степенью распределения на этапе S28, аналогично этапу S5 первого варианта осуществления, и затем завершает процедуру. Когда переключатель 17 холостого хода включен, ECM 10 вычисляет требуемый объем впрыскиваемого топлива из величины нажатия педали акселератора на этапе S22.

[0067] На этапе S23 ECM 10 определяет, больше или нет требуемый объем впрыскиваемого топлива, чем сумма максимального объема GDIQmax впрыска, который может быть впрыснут посредством инжекторов 5 прямого впрыска, и минимального объема MPIQmin впрыска, который может быть впрыснут посредством инжекторов 4 распределенного впрыска.

[0068] Когда определение является утвердительным, ECM 10 устанавливает объем GDI-впрыска инжекторов 5 прямого впрыска равным максимальному объему GDIQmax впрыска на этапе S24. Значение, полученное вычитанием максимального объема GDIQmax впрыска инжекторов 5 прямого впрыска из требуемого объема впрыскиваемого топлива, устанавливается в качестве объема MPI-впрыска инжекторов 4 распределенного впрыска. Следом за обработкой этапа S24 ECM 10 завершает процедуру.

[0069] Когда определение этапа S23 является отрицательным, ECM 10 определяет на этапе S25, больше или нет требуемый объем впрыскиваемого топлива, чем максимальный объем GDIQmax впрыска, который может быть впрыснут посредством инжекторов 5 прямого впрыска.

[0070] Когда определение этапа S25 является утвердительным, ECM 10 устанавливает объем MPI-впрыска инжекторов 4 распределенного впрыска в минимальный объем MPIQmin впрыска на этапе S26. Значение, полученное вычитанием минимального объема MPIQmin впрыска из требуемого объема впрыскиваемого топлива, устанавливается в качестве объема GDI-впрыска инжекторов 5 прямого впрыска. Следом за обработкой этапа S26 ECM 10 завершает процедуру.

[0071] Когда определение этапа S25 является отрицательным, с другой стороны, ECM 10 прекращает MPI-впрыск посредством инжекторов 4 распределенного впрыска на этапе S27. Объем GDI-впрыска затем устанавливается равным требуемому объему впрыскиваемого топлива, так что весь требуемый объем впрыскиваемого топлива подается через GDI-впрыск посредством инжекторов 5 прямого впрыска. Следом за обработкой этапа S27 ECM 10 завершает процедуру.

[0072] Обращаясь к фиг. 6A-6F, будут описаны результаты исполнения этой процедуры управления впрыском топлива. Эта временная диаграмма показывает случай, в котором педаль акселератора отпускается, в то время как двигатель внутреннего сгорания работает при высокой нагрузке, в результате чего, переключатель 17 холостого хода включается, как показано на фиг. 6C.

[0073] Когда переключатель 17 холостого хода переключается из выключенного во включенное состояние во время t1, ECM 10 вычисляет требуемый объем впрыскиваемого топлива на основе величины нажатия педали акселератора на этапе S22. От времени t1 до времени t2 требуемый объем впрыскиваемого топлива больше суммы максимального объема GDIQmax впрыска для GDI-впрыска и минимального объема MPIQmin впрыска для MPI-впрыска на этапе S23. Соответственно, ECM 10 реализует требуемый объем впрыскиваемого топлива на этапе S24, поддерживая объем GDI-впрыска на максимальном объеме GDIQmax впрыска, как показано на фиг. 6E и уменьшая объем MPI-впрыска, как показано на фиг. 6F.

[0074] Начиная с времени t2, определение этапа S23 является отрицательным. На этой стадии требуемый объем впрыскиваемого топлива больше максимального объема GDIQmax впрыска для GDI-впрыска, и, следовательно, определение этапа S25 является утвердительным. Следовательно, на этапе S26, ECM 10 устанавливает объем GDI-впрыска в значение, полученное вычитанием минимального объема MPIQmin впрыска для MPI-впрыска из требуемого объема впрыска топлива, в то же время поддерживая объем MPI-впрыска на минимальном объеме MPIQmin впрыска. В результате, начиная с времени t2, объем MPI-впрыска поддерживается в минимальном объеме MPIQmin впрыска, как показано на фи. 6F, и объем GDI-впрыска уменьшается в соответствии с уменьшением в требуемом объеме впрыскиваемого топлива, как показано на фиг. 6E.

[0075] Во время t3 требуемый объем впрыскиваемого топлива падает до или ниже максимального объема GDIQmax впрыска для GDI-впрыска. В результате, определение этапа S25 становится отрицательным. Следовательно, на этапе S27, ECM 10 устанавливает объем MPI-впрыска в ноль и подает весь требуемый объем впрыскиваемого топлива через GDI-впрыск посредством инжекторов 5 прямого впрыска. В результате этой обработки инжекторы 4 распределенного впрыска прекращают впрыск топлива, начиная с времени t3, как показано на фиг. 6F, так что выполняется только GDI-впрыск посредством инжекторов 5 прямого впрыска, как показано на фиг. 6E. Следовательно, как показано на фиг. 6D, давление в GDI-топливопроводе 3 благоприятным образом уменьшается.

[0076] Во время t3 MPI-впрыск посредством инжекторов 4 распределенного впрыска прекращается, приводя к временному увеличению в объеме GDI-впрыска. После этого, однако, объем GDI-впрыска уменьшается в соответствии с уменьшением в требуемом объеме впрыскиваемого топлива.

[0077] Пунктирные линии на фиг. 6D-6F показывают случай, в котором MPI-впрыск продолжается с минимальным объемом MPIQmin впрыска, даже после того как требуемый объем впрыскиваемого топлива падает ниже максимального объема GDIQmax впрыска для GDI-впрыска. В этом случае MPI-впрыск выполняется посредством инжекторов 4 распределенного впрыска в течение длительного времени, после того как двигатель внутреннего сгорания входит в состояние низкой нагрузки. Соответственно, объем GDI-впрыска инжекторов 5 прямого впрыска сдерживается, и, в результате, как показано на фиг. 6D, давление топлива в GDI-топливопроводе 3 уменьшается медленнее посредством GDI-впрыска. Другими словами, выполняя процедуру управления впрыском топлива согласно этому варианту осуществления, давление топлива в GDI-топливопроводе 3 может быть уменьшено на начальной стадии.

[0078] В этой процедуре управления впрыском топлива этап S1 на фиг. 5 соответствует этапу для определения того, требует или нет двигатель внутреннего сгорания впрыска топлива. Этап S25 соответствует этапу для определения того, работает или нет двигатель внутреннего сгорания в состоянии низкой нагрузки. Дополнительно, этап S27 соответствует этапу прекращения впрыска топлива через инжекторы 4 распределенного впрыска, так что весь объем впрыскиваемого топлива, требуемый двигателем внутреннего сгорания, впрыскивается через инжекторы 5 прямого впрыска в случае, когда двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки во время потребности во впрыске топлива.

[0079] В каждом из вариантов осуществления, описанных выше, определение выполняется относительно того, работает или нет двигатель внутреннего сгорания в состоянии низкой нагрузки, определение выполняется относительно того, требует или нет двигатель внутреннего сгорания впрыска топлива, и когда двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, в то же время требуя впрыска топлива, впрыск топлива через инжекторы 4 распределенного впрыска прекращается, так что весь объем впрыскиваемого топлива, требуемый двигателем внутреннего сгорания, впрыскивается через инжекторы 5 прямого впрыска.

[0080] Тем самым, давление топлива в GDI-топливопроводе 3 может быть на начальной стадии уменьшено в состоянии низкой нагрузки двигателя внутреннего сгорания прежде достижения состояния прекращения подачи топлива. Соответственно, давление топлива, когда впрыск топлива возобновляется, после того как впрыск топлива посредством инжекторов 5 прямого впрыска прекращен, например, может быть сдержано, и, в результате, изменение в объеме топлива, впрыскиваемого во время GDI-впрыска, может быть пресечено.

[0081] Хотя изобретение было описано выше со ссылкой на некоторые варианты осуществления, изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными выше. Модификации и вариации вариантов осуществления, описанных выше, придут на ум специалистам в данной области техники в рамках формулы изобретения.

Промышленная применимость

[0082] Согласно настоящему изобретению, когда двигатель внутреннего сгорания с двойным впрыском, имеющий инжектор распределенного впрыска и инжектор прямого впрыска, находится в состоянии низкой нагрузки, давление топлива в инжекторе прямого впрыска может быть эффективно уменьшено, предоставляя возможность улучшения в точности во время управления впрыском топлива. Следовательно, особенно благоприятные результаты получаются, когда настоящее изобретение применяется к высокомощному двигателю внутреннего сгорания с двойным впрыском для транспортного средства.

[0083] Объем охраны настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к управлению впрыском топлива в двигателе внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение давления топлива инжектора прямого впрыска эффективным образом в состоянии низкой нагрузки до достижения условия прекращения подачи топлива. Предложен двигатель внутреннего сгорания, содержащий: инжектор распределенного впрыска, который впрыскивает топливо во впускной канал, и инжектор прямого впрыска, который впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания. Когда двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, в то же время требуя впрыска топлива, контроллер прекращает впрыск топлива через инжектор распределенного впрыска, так что весь требуемый объем впрыскиваемого топлива впрыскивается через инжектор прямого впрыска. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания, имеющего инжектор распределенного впрыска, который впрыскивает топливо во впускной канал, и инжектор прямого впрыска, который впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания, причем устройство управления впрыском топлива содержит:

топливный насос низкого давления, выполненный с возможностью подачи топлива к инжектору распределенного впрыска и инжектору прямого впрыска;

топливный насос высокого давления, который дополнительно повышает давление топлива, выпускаемого топливным насосом низкого давления, и подает находящееся под давлением топливо к инжектору прямого впрыска;

датчик определения нагрузки, который определяет нагрузку двигателя внутреннего сгорания; и

программируемый контроллер, запрограммированный с возможностью:

определения того, работает или нет двигатель внутреннего сгорания в состоянии низкой нагрузки;

определения того, требует или нет двигатель внутреннего сгорания впрыска топлива; и,

когда двигатель внутреннего сгорания работает в состоянии низкой нагрузки, в то же время требуя впрыска топлива, прекращения впрыска топлива через инжектор распределенного впрыска и прекращения работы топливного насоса высокого давления, в то же время инструктируя инжектору прямого впрыска впрыскивать весь объем впрыскиваемого топлива, требуемый двигателем внутреннего сгорания, с помощью топлива, выпущенного топливным насосом низкого давления.

2. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, в котором контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью прекращения впрыска топлива посредством инжектора распределенного впрыска, только когда двигатель внутреннего сгорания работает в состоянии низкой нагрузки, и топливо впрыскивается посредством как инжектора распределенного впрыска, так и инжектора прямого впрыска.

3. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором:

двигатель внутреннего сгорания является двигателем внутреннего сгорания транспортного средства,

датчик определения нагрузки состоит из датчика нажатия педали акселератора, который определяет величину нажатия педали акселератора, предусмотренной в транспортном средстве, и

контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью определения того, что двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, когда величина нажатия педали акселератора падает ниже заданной величины.

4. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 3, в котором контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью прекращения впрыска топлива посредством инжектора распределенного впрыска в течение заданного периода, после того как величина нажатия педали акселератора падает ниже заданной величины.

5. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором:

датчик определения нагрузки состоит из датчика скорости вращения, который определяет скорость вращения двигателя внутреннего сгорания, и

контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью определения выходного крутящего момента из скорости вращения двигателя внутреннего сгорания и определения того, что двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, когда выходной крутящий момент падает ниже заданного крутящего момента.

6. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором:

датчик определения нагрузки состоит из датчика скорости вращения, который определяет скорость вращения двигателя внутреннего сгорания, и

контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью определения выходного крутящего момента из скорости вращения двигателя внутреннего сгорания и определения того, что двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, когда выходной крутящий момент уменьшается, по меньшей мере, на заданную величину.

7. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором:

датчик определения нагрузки состоит из датчика, который определяет объем всасываемого воздуха и объем впрыскиваемого топлива двигателя внутреннего сгорания, и

контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью определения того, что двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, когда объем всасываемого воздуха или объем впрыскиваемого топлива падает ниже заданной величины.

8. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором:

датчик определения нагрузки состоит из датчика, который определяет объем всасываемого воздуха и объем впрыскиваемого топлива двигателя внутреннего сгорания, и

контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью определения того, что двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, когда объем всасываемого воздуха или объем впрыскиваемого топлива уменьшается, по меньшей мере, на заданную величину.

9. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью определения того, нормально или нет впрыскивает инжектор распределенного впрыска.

10. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 9, в котором контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью определения того, нормально или нет впрыскивает инжектор распределенного впрыска, на основе изменения в соотношении воздух-топливо перед и после того, как впрыск топлива посредством инжектора распределенного впрыска прекращается.

11. Устройство управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором контроллер дополнительно запрограммирован с возможностью прекращения впрыска топлива посредством как инжектора распределенного впрыска, так и инжектора прямого впрыска, когда устанавливается заданное условие прекращения подачи топлива, и определения того, что двигатель внутреннего сгорания требует впрыска топлива, когда условие прекращения подачи топлива не устанавливается.

12. Способ управления впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания, имеющего инжектор распределенного впрыска, который впрыскивает топливо во впускной канал, инжектор прямого впрыска, который впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания, топливный насос низкого давления, выполненный с возможностью подачи топлива к инжектору распределенного впрыска и инжектору прямого впрыска, и топливный насос высокого давления, который дополнительно повышает давление топлива, выпускаемого топливным насосом низкого давления, и подает находящееся под давлением топливо к инжектору прямого впрыска, причем способ управления впрыском топлива включает этапы, на которых:

определяют нагрузку двигателя внутреннего сгорания;

определяют, работает или нет двигатель внутреннего сгорания в состоянии низкой нагрузки;

определяют, требует или нет двигатель внутреннего сгорания впрыска топлива; и,

когда двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии низкой нагрузки, в то же время требуя впрыска топлива, прекращают впрыск топлива через инжектор распределенного впрыска и прекращают работу топливного насоса высокого давления, так что инжектор прямого впрыска впрыскивает весь объем впрыскиваемого топлива, требуемый двигателем внутреннего сгорания, используя топливо, выпускаемое топливным насосом низкого давления.