內(nèi)燃機(jī)的控制裝置以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直接向燃燒室內(nèi)噴射燃料，并利用火花塞對(duì)所生成的混合氣進(jìn)行點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)，尤其涉及一種具有可變壓縮比機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置以及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為對(duì)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械性壓縮比進(jìn)行變更的可變壓縮比機(jī)構(gòu)，當(dāng)前已知有各種形式的機(jī)構(gòu)。例如，由本申請(qǐng)人提出了多個(gè)通過對(duì)多連桿式活塞曲柄機(jī)構(gòu)的連桿幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行變更而使活塞上止點(diǎn)位置沿上下位移的可變壓縮比機(jī)構(gòu)。此外，也公知有通過相對(duì)于曲軸的中心位置使氣缸的位置沿上下位移，從而同樣地使機(jī)械性壓縮比變化的可變壓縮比機(jī)構(gòu)。
[0003]另一方面，公知如下的缸內(nèi)直噴式的火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其面向燃燒室內(nèi)而配置燃料噴射閥，向缸內(nèi)直接噴射燃料。在如上所述的缸內(nèi)直噴式的內(nèi)燃機(jī)中，如在專利文獻(xiàn)I中記載那樣，尤其在高負(fù)載區(qū)域等中設(shè)為均質(zhì)燃燒時(shí)，在進(jìn)氣行程中進(jìn)行燃料噴射。如上所述，在進(jìn)氣行程中設(shè)定的燃料噴射期間是與燃料噴射量成正比的實(shí)際時(shí)間基準(zhǔn)的期間，因此越是高速高負(fù)載，曲軸轉(zhuǎn)角越長，如果燃料噴射閥的噴射率(每單位時(shí)間的噴射量)較小，則在高速高負(fù)載區(qū)域中直至比進(jìn)氣下止點(diǎn)靠后為止，燃料噴射都不會(huì)結(jié)束，燃料的氣化、混合惡化。
[0004]專利文獻(xiàn)I針對(duì)如上所述的問題，在高速高負(fù)載區(qū)域中使一對(duì)進(jìn)氣閥的升力特性產(chǎn)生差異，生成渦旋，從而促進(jìn)燃料的氣化以及混合。
[0005]此處，在專利文獻(xiàn)I中，公開了將高負(fù)載區(qū)域中的燃料噴射開始定時(shí)正好設(shè)為排氣上止點(diǎn)(也稱為進(jìn)氣上止點(diǎn))的例子，但如果如上所述地在排氣上止點(diǎn)處開始燃料噴射，則噴射出的燃料會(huì)與活塞碰撞而附著，成為高負(fù)載區(qū)域中產(chǎn)生煙霧的主要原因，因此通常在比排氣上止點(diǎn)稍微延遲的定時(shí)開始燃料噴射。
[0006]如在上述專利文獻(xiàn)I中所記載的那樣，如果在高負(fù)載時(shí)使燃料噴射結(jié)束定時(shí)過度延遲，則無法確保燃料噴霧的氣化以及混合所需的時(shí)間，燃燒發(fā)生惡化。另一方面，如果使燃料噴射開始定時(shí)靠近排氣上止點(diǎn)，則由于燃料向活塞碰撞、附著而煙霧增大。因此，燃料噴射閥的噴射率不得不確保為一定程度上較大，但如果燃料噴射閥的噴射率較大，則在燃料噴射量較少時(shí)，噴射期間(即燃料噴射閥的開期間)過短，計(jì)量精度降低。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003 - 106177號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，能夠以與如專利文獻(xiàn)I所述的氣化及混合促進(jìn)方式不同的方式，應(yīng)對(duì)高負(fù)載區(qū)域中的比較長的噴射期間，將燃料噴射閥的噴射率設(shè)定為比較小。
[0009]本發(fā)明是一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其具有通過使活塞和氣缸的相對(duì)的位置關(guān)系變化而將機(jī)械性壓縮比設(shè)為可變的可變壓縮比機(jī)構(gòu)，并且具有向燃燒室內(nèi)直接噴射燃料的燃料噴射閥，
[0010]在該內(nèi)燃機(jī)的控制裝置中，在至少包含全開的內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載區(qū)域中，將壓縮比控制為低壓縮比，并且將燃料噴射開始定時(shí)設(shè)為排氣上止點(diǎn)前，以使得燃料噴射期間跨越排氣上止點(diǎn)。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選，上述可變壓縮比機(jī)構(gòu)由多連桿式活塞曲柄機(jī)構(gòu)構(gòu)成，并且以與同一行程的單連桿式活塞曲柄機(jī)構(gòu)相比較，在上止點(diǎn)附近的活塞上升速度減小的方式設(shè)定連桿幾何結(jié)構(gòu)。
[0012]在本發(fā)明中，在與燃料噴射量相對(duì)應(yīng)的燃料噴射期間變長的高負(fù)載區(qū)域中，通過可變壓縮比機(jī)構(gòu)得到的壓縮比成為低壓縮比，因此，上止點(diǎn)處的活塞的位置(相對(duì)于氣缸的位置)與高壓縮比時(shí)相比降低。即，在氣缸側(cè)配置的燃料噴射閥和活塞冠面之間的距離與高壓縮比時(shí)相比擴(kuò)大。因此，在排氣上止點(diǎn)附近從燃料噴射閥噴射燃料時(shí)，抑制向活塞冠面碰撞、附著。
[0013]因此，即使將燃料噴射開始定時(shí)設(shè)為排氣上止點(diǎn)前，以使得燃料噴射期間跨越排氣上止點(diǎn)，也不易產(chǎn)生煙霧，并且無需使燃料噴射結(jié)束定時(shí)過度延遲，而能夠容許比較長的噴射期間。因此，能夠利用噴射率較小的燃料噴射閥。
[0014]此外，作為上述可變壓縮比機(jī)構(gòu)，在使用在上止點(diǎn)附近處的活塞上升速度較小的多連桿式活塞曲柄機(jī)構(gòu)的情況下，相對(duì)于噴霧的活塞的相對(duì)速度減小，因此，與活塞冠面的碰撞進(jìn)一步得到緩和，在煙霧抑制方面更加有效。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，在高負(fù)載時(shí)無需使燃料噴射結(jié)束定時(shí)過度延遲，而能夠容許比較長的噴射期間，能夠利用噴射率較小的燃料噴射閥。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)說明圖。
[0017]圖2是表示本實(shí)施例中的控制的流程的流程圖。
[0018]圖3是將本實(shí)施例中的活塞行程的特性以及能夠噴射期間與對(duì)比例相比較而表示的特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面，基于附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
[0020]圖1表示使用本發(fā)明的汽車用內(nèi)燃機(jī)I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該內(nèi)燃機(jī)I例如是具有利用了多連桿式活塞曲柄機(jī)構(gòu)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)2的四沖程的帶渦輪增壓器的缸內(nèi)直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，在該內(nèi)燃機(jī)I中，在燃燒室3的頂壁面上配置有一對(duì)進(jìn)氣閥4以及一對(duì)排氣閥5，并且，在由這些進(jìn)氣閥4以及排氣閥5包圍的中央部配置有火花塞6。
[0021]在利用上述進(jìn)氣閥4開閉的進(jìn)氣口 7的下方配置有向燃燒室3內(nèi)直接噴射燃料的燃料噴射閥8。上述燃料噴射閥8是通過施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)而開閥的電磁式或壓電式的噴射閥，噴射與該驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的脈沖寬度實(shí)質(zhì)上成正比的量的燃料。在圖示的例子中，將燃料噴射閥8配置為朝向斜下方噴射燃料。
[0022]在與上述進(jìn)氣口 7連接的進(jìn)氣通路18的集氣部18a上游側(cè)，安裝有利用來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器9的控制信號(hào)控制開度的電子控制型節(jié)流閥19，此外，在該電子控制型節(jié)流閥19的上游側(cè)配置有渦輪增壓器的壓縮機(jī)20。在該壓縮機(jī)20的上游側(cè)配置有對(duì)吸入空氣量進(jìn)行檢測(cè)的空氣流量計(jì)10。
[0023]上述排氣閥5具有能夠?qū)υ撆艢忾y5的開閉定時(shí)進(jìn)行可變控制的排氣側(cè)可變閥機(jī)構(gòu)41。該可變閥機(jī)構(gòu)41可以是能夠使開定時(shí)以及閉定時(shí)各自獨(dú)立地變更的機(jī)構(gòu)，也可以是具有將開定時(shí)以及閉定時(shí)同時(shí)延遲/提前的結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施例中，使用使排氣側(cè)凸輪軸42相對(duì)于曲軸21的相位延遲/提前的后者的形式的機(jī)構(gòu)。另外，也可以是進(jìn)氣閥4也具有同樣的可變閥機(jī)構(gòu)。
[0024]此外，在與排氣口 11連接的排氣通路12上安裝有由三元催化器構(gòu)成的催化裝置13，在該催化裝置13的上游側(cè)配置有對(duì)空燃比進(jìn)行檢測(cè)的空燃比傳感器14。
[0025]向上述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器9輸入下述傳感器類的檢測(cè)信號(hào)，該傳感器除了上述的空氣流量計(jì)10、空燃比傳感器14之外，還包括用于檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器15、對(duì)冷卻水溫進(jìn)行檢測(cè)的水溫傳感器16、對(duì)由駕駛員操作的加速器踏板的踏入量進(jìn)行檢測(cè)的加速度開度傳感器17等。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器9基于這些檢測(cè)信號(hào)，將通過燃料噴射閥8的燃料噴射量以及噴射定時(shí)、通過火花塞6的點(diǎn)火定時(shí)、節(jié)流閥19的開度、排氣閥5的開閉定時(shí)等控制為最佳。
[0026]此處，上述燃料噴射閥8的噴射量除了一部分的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之外，利用基于上述空燃比傳感器14的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行的公知的空燃比反饋控制，將理論空燃比作為目標(biāo)而進(jìn)行控制。即，基于空燃比傳感器14的檢測(cè)信號(hào)而運(yùn)算出空燃比反饋校正系數(shù)α，通過該空燃比反饋校正系數(shù)α乘以基本燃料噴射量，而求出應(yīng)該從燃料噴射閥8噴射出的燃料噴射量。
[0027]另一方面，可變壓縮比機(jī)構(gòu)2利用了在日本特開2004 — 116434號(hào)公報(bào)等中記載的公知的多連桿式活塞曲柄機(jī)構(gòu)，其將下述部件作為主體而構(gòu)成，該部件包括:下連桿22，其可自由旋轉(zhuǎn)地被支撐