發(fā)動機(jī)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)控制裝置，該發(fā)動機(jī)包括用于直接將燃料噴射到氣缸內(nèi)的缸內(nèi)噴射閥和用于將燃料噴射到進(jìn)氣口內(nèi)的端口噴射閥。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)地，具有雙燃料噴射模式的發(fā)動機(jī)已經(jīng)被提出。具有雙燃料噴射模式的發(fā)動機(jī)將缸內(nèi)噴射和端口噴射相結(jié)合，在缸內(nèi)噴射中，燃料從缸內(nèi)噴射閥被直接噴射到氣缸內(nèi)，在端口噴射中，燃料從端口噴射閥被噴射到進(jìn)氣口內(nèi)。這種發(fā)動機(jī)采用均質(zhì)燃燒以將以均勻的濃度分布在氣缸內(nèi)的燃料-空氣混合物燃燒，以及分層進(jìn)氣燃燒以將高密度的、非均勻分布的，且在火花塞附近形成分層的燃料-空氣混合物燃燒。通常情況下，燃料噴射被控制，以便端口噴射主要在均質(zhì)燃燒期間被實施，而缸內(nèi)噴射則主要在分層進(jìn)氣燃燒期間被實施。
[0003]作為示例，專利文獻(xiàn)1公開了一種在較低負(fù)載下通過缸內(nèi)噴射產(chǎn)生分層進(jìn)氣燃燒，而在較高負(fù)載下通過端口噴射產(chǎn)生均質(zhì)燃燒的發(fā)動機(jī)。在進(jìn)氣沖程期間，當(dāng)負(fù)載比用于發(fā)起端口噴射的預(yù)定負(fù)載值低時，該發(fā)動機(jī)發(fā)起缸內(nèi)噴射，從而確保在缸內(nèi)噴射供給時燃料足夠用于燃燒，即便有些在端口噴射中被供給的燃料會附著在進(jìn)氣管的內(nèi)壁上。
[0004]相關(guān)專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開公開N0.Hei4-237854

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0007]—些采用缸內(nèi)噴射和端口噴射的結(jié)合的發(fā)動機(jī)提供閥重疊期，在閥重疊期期間，進(jìn)氣閥打開的持續(xù)時間與進(jìn)氣閥打開的持續(xù)時間重疊，目的為提高燃燒氣體的掃氣效率和吸入空氣的充氣效率。特別是在進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)中帶有增壓器的發(fā)動機(jī)中，較長的閥重疊期能夠提高充氣效率，從而導(dǎo)致增強(qiáng)的發(fā)動機(jī)輸出。為了延長這些閥重疊期，用于改變發(fā)動機(jī)中的進(jìn)氣閥和排氣閥的開/閉時期的技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)，從而依據(jù)諸如發(fā)動機(jī)負(fù)載的參數(shù)來調(diào)整閥重疊期。
[0008]但是，較長的閥重疊期通常會導(dǎo)致叫做串漏的現(xiàn)象，其中，來自進(jìn)氣路徑的空氣(燃料-空氣混合物)直接進(jìn)入排氣路徑。這種串漏可以招致發(fā)動機(jī)輸出和排氣性能的降低，因為在端口噴射中被供給的燃料通過氣缸，并且流向排氣路徑。當(dāng)進(jìn)氣被增壓器增壓時，尤其當(dāng)發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行的時候，串漏趨向于發(fā)生。
[0009]因此，在帶有增壓器的并進(jìn)一步配置有可變閥致動機(jī)構(gòu)的采用缸內(nèi)噴射和端口噴射的結(jié)合的發(fā)動機(jī)中，以期優(yōu)化相應(yīng)的燃料噴射時期，燃料噴射比和閥重疊期，從而充分地利用雙噴射方案的優(yōu)點(diǎn)，以及恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行燃料噴射以應(yīng)對閥重疊期期間發(fā)生的串漏問題。
[0010]本實施例是依據(jù)上述存在的問題而提出的，目的是提供一種用于采用缸內(nèi)噴射和端口噴射的結(jié)合的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)控制裝置，其抑制串漏并利用雙噴射方案的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的并不僅限于上述技術(shù)目的，并且通過在以下用于實施本發(fā)明的模式中所描述的配置所達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)和效果的規(guī)定，但沒有被常規(guī)技術(shù)所實現(xiàn)的，也被認(rèn)為是本實施例的其它目的。
[0011]問題的解決方案
[0012](1)這里公開的發(fā)動機(jī)控制裝置是用于具有增壓器的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)控制裝置，該發(fā)動機(jī)包括用于將燃料噴射到發(fā)動機(jī)中的氣缸內(nèi)的缸內(nèi)噴射閥、用于將燃料噴射至氣缸的進(jìn)氣口的端口噴射閥、和改變發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣閥和排氣閥中的至少一個的開/閉時期的可變閥致動機(jī)構(gòu)。該發(fā)動機(jī)控制裝置包括:噴射控制器，其基于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制通過缸內(nèi)噴射閥和通過端口噴射閥的燃料的噴射；和可變閥控制器，其基于轉(zhuǎn)速控制可變閥致動機(jī)構(gòu)。
[0013]可變閥控制器提供用于在第一轉(zhuǎn)速區(qū)域?qū)⑦M(jìn)氣閥和排氣閥均打開的閥重疊期，而在轉(zhuǎn)速比第一轉(zhuǎn)速區(qū)域中的大的第二轉(zhuǎn)速區(qū)域中縮短閥重疊期；以及在轉(zhuǎn)速從第一轉(zhuǎn)速區(qū)域變速到第二轉(zhuǎn)速區(qū)域的期間內(nèi)，噴射控制器使得燃料通過缸內(nèi)噴射閥和通過端口噴射閥被噴射，并且將通過端口噴射閥噴射燃料的時期提前。
[0014]特別地，噴射控制器在第一轉(zhuǎn)速區(qū)域中和第二轉(zhuǎn)速區(qū)域中通過缸內(nèi)噴射閥實施燃料噴射和通過端口噴射閥實施燃料噴射，并且當(dāng)轉(zhuǎn)速從第一轉(zhuǎn)速區(qū)域變速到第二轉(zhuǎn)速區(qū)域時，將用于通過端口噴射閥噴射燃料的時期提前。
[0015]關(guān)于與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速相關(guān)的區(qū)域，術(shù)語“邊際速度區(qū)域”在這里被定義。邊際速度區(qū)域被定義為包括第一轉(zhuǎn)速區(qū)域和第二轉(zhuǎn)速區(qū)域之間的邊際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的區(qū)域，或者介于第一和第二轉(zhuǎn)速區(qū)域之間的轉(zhuǎn)速區(qū)域(間隙)。另外，任何低于第一轉(zhuǎn)速區(qū)域的轉(zhuǎn)速和任何高于第二轉(zhuǎn)速區(qū)域的轉(zhuǎn)速均不包括在邊際速度區(qū)域之內(nèi)。
[0016]上述表達(dá)中的“轉(zhuǎn)速變速”是指發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速落入邊際速度區(qū)域內(nèi)的情況。據(jù)此，這里使用的表達(dá)“轉(zhuǎn)速變速”并不總是指僅僅是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速從第一轉(zhuǎn)速區(qū)域改變到第二轉(zhuǎn)速區(qū)域的情況。
[0017]優(yōu)選地，第二轉(zhuǎn)速區(qū)域包括在邊際速度區(qū)域內(nèi)。優(yōu)選地，第一轉(zhuǎn)速區(qū)域的下限值在邊際速度區(qū)域之外，而第一轉(zhuǎn)速區(qū)域的上限值在邊際速度區(qū)域之內(nèi)。
[0018](2)優(yōu)選地，隨著轉(zhuǎn)速增加，噴射控制器進(jìn)一步提前用于通過端口噴射閥噴射燃料的時期。換句話說，隨著轉(zhuǎn)速的降低，噴射控制器優(yōu)選地進(jìn)一步延遲通過端口噴射閥噴射燃料的時期。術(shù)語用于通過端口噴射閥噴射燃料的時期”指的是燃料被噴射的期間的時間。因此，隨著轉(zhuǎn)速的增加，噴射控制器優(yōu)選進(jìn)一步提前用于通過端口噴射閥發(fā)起燃料噴射的時間。
[0019](3)優(yōu)選地，隨著轉(zhuǎn)速的增加，噴射控制器增加要通過端口噴射閥噴射的燃料的量的比例。
[0020](4)優(yōu)選地，當(dāng)使得燃料通過端口噴射閥被噴射時，噴射控制器將要通過端口噴射閥噴射的燃料的量與要通過缸內(nèi)噴射閥噴射的燃料的量的比例設(shè)定為1或者更低。
[0021](5)優(yōu)選地，在轉(zhuǎn)速是在第一轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)且等于或小于預(yù)定的轉(zhuǎn)速的低轉(zhuǎn)速區(qū)域中時，噴射控制器使燃料僅通過缸內(nèi)噴射閥噴射。
[0022](6)優(yōu)選地，在第一轉(zhuǎn)速區(qū)域中，噴射控制器使燃料分別在進(jìn)氣沖程期間和壓縮沖程期間通過缸內(nèi)噴射閥噴射。
[0023](7)優(yōu)選地，具有增壓器的發(fā)動機(jī)包括被設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣路徑中的排氣渦輪，其通過排氣流而旋轉(zhuǎn)；以及被設(shè)置在發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣路徑中的進(jìn)氣渦輪(sic)，進(jìn)氣渦輪通過被耦接到排氣渦輪，而隨著排氣渦輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地，發(fā)動機(jī)進(jìn)一步包括被布置在排氣路徑中的增壓壓力調(diào)節(jié)閥，并且可以在向排氣渦輪提供排氣流的關(guān)閉狀態(tài)和繞過排氣渦輪而將排氣流排出的開啟狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。在這個配置中，當(dāng)增壓壓力調(diào)節(jié)閥是在關(guān)閉狀態(tài)時，可變閥控制器優(yōu)選提供用于在第一轉(zhuǎn)速區(qū)域?qū)⑦M(jìn)氣閥和排氣閥均打開的閥重疊期，而在轉(zhuǎn)速比第一轉(zhuǎn)速區(qū)域中的大的第二轉(zhuǎn)速區(qū)域中縮短閥重疊期，并且在轉(zhuǎn)速從第一轉(zhuǎn)速區(qū)域變速到第二轉(zhuǎn)速區(qū)域的期間，噴射控制器優(yōu)選地使得燃料通過缸內(nèi)噴射閥和通過端口噴射閥被噴射，并且將用于通過端口噴射閥噴射燃料的時期提前。
[0024]發(fā)明的有益效果
[0025]根據(jù)這個發(fā)動機(jī)控制裝置，缸內(nèi)噴射和端口噴射的優(yōu)點(diǎn)均能夠被利用，抑制在閥重疊期的串漏，使得能夠提供更高的輸出，和提供優(yōu)異的排氣性能。
【附圖說明】
[0026]圖1是示例根據(jù)一個實施例中的發(fā)動機(jī)控制裝置的模塊配置，以及該控制裝置被應(yīng)用的發(fā)動機(jī)的配置的圖；
[0027]圖2是示例圖1中所示的控制裝置中的噴射區(qū)域控制單元的模塊配置的圖；
[0028]圖3是圖解排氣閥和進(jìn)氣閥的開啟和關(guān)閉時期、根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式所選擇的燃料噴射模式、以及在這些噴射模式下的燃料噴射時期的示意圖；
[0029]圖4是依據(jù)該控制裝置的選擇燃料噴射模式的圖；
[0030]圖5(a)是顯示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與在高負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下的燃料噴射比的關(guān)系圖；以及圖5(b)是顯示端口噴射量與缸內(nèi)噴射量的比例與力矩之間的關(guān)系的圖；
[0031 ]圖6是端口噴射起始時間對于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速被設(shè)定的圖；
[0032]圖7是示例發(fā)動機(jī)控制裝置中的噴射區(qū)域控制的控制過程的流程圖；
[0033]圖8是示例發(fā)動機(jī)控制裝置中的增壓控制的控制過程的流程圖；
[0034]圖9是示例發(fā)動機(jī)控制裝置中的閥重疊期控制的控制過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0035]下文中將參考附圖描述實施例。需要注意的是，以下描述的實施例僅僅是示例性的，并不旨在排除沒有明確地在以下的實施例中被描述的技術(shù)的各種變形和應(yīng)用。
[0036][1.設(shè)備配置]
[0037][1-1.發(fā)動機(jī)]
[0038]本實施例的發(fā)動機(jī)控制裝置應(yīng)用于被設(shè)置在如圖1所示的車輛中的汽油發(fā)動機(jī)10 (在下文中簡稱為“發(fā)動機(jī)10”)。發(fā)動機(jī)10是四沖程循環(huán)發(fā)動機(jī)，其具有采用端口噴射和缸內(nèi)噴射的組合的燃料噴射系統(tǒng)，并具有利用排氣壓力的增壓系統(tǒng)。圖1顯示被設(shè)置在多氣缸發(fā)動機(jī)10中的多個氣缸20中的一個。氣缸20帶有活塞19，以便在其中是可滑動的，并且通過活塞19的往復(fù)運(yùn)動經(jīng)由連接桿被轉(zhuǎn)換為曲軸21的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0039]在每個氣缸20的頂部，布置有進(jìn)氣口 17和排氣口 18。進(jìn)氣閥27被布置于進(jìn)氣口 17的開口部，排氣閥28被布置于排氣口 18的開口部。在進(jìn)氣口 17和排氣口 18之間，布置有火花塞22，以使得火花塞22的尖端朝向燃燒室突出。通過發(fā)動機(jī)控制裝置1控制何時點(diǎn)燃火花塞22，這將在后面的部分進(jìn)行描述。
[0040]進(jìn)氣閥27和排氣閥28的上端分別連接到可變閥致動機(jī)構(gòu)40中的搖臂35和37，并且響應(yīng)于搖臂35和37各自的擺動運(yùn)動，獨(dú)立地垂直往復(fù)運(yùn)動。在搖臂35和37的另一端，還分別布置有通過各自的凸輪軸樞轉(zhuǎn)的凸輪36和38。搖臂35和37的擺動圖案由凸輪36和38的外形(凸輪輪廓)定義。通過可變閥致動機(jī)構(gòu)40，進(jìn)氣閥27和排氣閥28的閥升程與閥時期通過發(fā)動機(jī)控制裝置1控制。
[0041][1-2.燃料噴射系統(tǒng)]
[0042]作為用于將燃料提供給氣缸20的噴射器，用于將燃料直接噴射到氣缸20內(nèi)的缸內(nèi)噴射閥(直噴式噴射器)11，和用于將燃料噴射到進(jìn)氣口 17內(nèi)的端口噴射閥(口噴射式噴射器)12被設(shè)置。依據(jù)發(fā)動機(jī)10的運(yùn)行狀態(tài)，兩種類型的燃料噴射被選擇或結(jié)合，以產(chǎn)生均質(zhì)燃燒來將以均勻濃度分布在氣缸20內(nèi)的燃料-空氣混合物燃燒，以及分層進(jìn)氣燃燒來將高濃度的、不均勻分布的、和在火花塞22附近形成分層的燃料-空氣混合物燃燒。
[0043]端口噴射主要在均質(zhì)燃燒期間被實施，而缸內(nèi)噴射則主要在分層進(jìn)氣燃燒期間被實施。然而，需要注意的是，當(dāng)燃料從缸內(nèi)噴射閥11被噴射出的同時，可以產(chǎn)生均質(zhì)燃燒。由于燃料在氣缸20內(nèi)氣化時潛熱被吸收，因而通過缸內(nèi)噴射產(chǎn)生的均質(zhì)燃燒通常會提供充氣效率的增加。燃燒溫度的降低對抑制撞擊也有好處。
[0044]自缸內(nèi)噴射閥11噴射的燃料通過氣缸20內(nèi)產(chǎn)生的分層氣流例如被引導(dǎo)至火花塞22的附近，且不均勻地分布在吸入空氣中。反之，自端口噴射閥22噴射的燃料例如在進(jìn)氣口 17內(nèi)霧化，并且在與進(jìn)氣空氣均勻混合后被導(dǎo)入到氣缸20。
[0045]這兩種類型的噴射閥11和12也可以被配置在被設(shè)置在發(fā)動機(jī)10中的其他氣缸(未示出)中。要從缸內(nèi)噴射閥11和端口噴射閥12噴射的燃料的量，以及燃料要被噴射的時期，通過發(fā)動機(jī)控制裝置1控制。例如，響應(yīng)于從發(fā)動機(jī)控制裝置1傳送到噴射閥11和12的各自的控制脈沖信號，噴射閥11和12各自的噴射口被打開與控制脈沖信號對應(yīng)的持續(xù)時間。在該配置下，要被噴射的燃料的量(燃料噴射量)依據(jù)脈沖控制信號的幅度(驅(qū)動脈沖寬度)被控制，并且相應(yīng)的噴射要被發(fā)起的時間(噴射開始時間)對應(yīng)于控制脈沖信號被傳遞的時間。
[0046]缸內(nèi)噴射閥11通過高壓燃料供應(yīng)路徑13A連接到高壓栗14A。端口噴射閥12通過低壓燃料供應(yīng)路徑13B連接到低壓栗14B。燃料以比給端口噴射閥12的燃料的壓力高的壓力被供應(yīng)給缸內(nèi)噴射閥11。高壓栗14A和低壓栗14B為用于栗送燃料的機(jī)械可變流量栗。栗14A和14B利用供給自發(fā)動機(jī)10或電動機(jī)的動力運(yùn)行，以將燃料箱15中存儲的燃料分別排出至供應(yīng)路徑13A和13B。從栗14A和14B排出的各自的燃料的量和壓