力由發(fā)動機控制裝置1控制。
[0047][1-3.閥機構(gòu)系統(tǒng)]
[0048]發(fā)動機10帶有可變閥致動機構(gòu)40，該機構(gòu)40控制搖臂35和37，或凸輪36和38的操作?？勺冮y致動機構(gòu)40是用于獨立地或者彼此合作地改變進氣閥27和排氣閥28的各自的最大閥升程和閥時期的機構(gòu)?？勺冮y致動機構(gòu)40帶有閥升程調(diào)節(jié)機構(gòu)41和閥時期調(diào)節(jié)機構(gòu)42，作為用于改變通過搖臂35和37的擺動的幅度和時期的機構(gòu)。
[0049]閥升程調(diào)節(jié)機構(gòu)41是連續(xù)改變進氣閥27和排氣閥28的最大閥升程的機構(gòu)，并且具備分別改變由凸輪36和38傳遞到擺臂35和37的擺動的幅度的功能。擺臂35和37可以具有用于改變擺動的幅度的任意結(jié)構(gòu)。用于閥升程的控制參數(shù)將被表示為控制角度閥升程調(diào)節(jié)機構(gòu)41具備隨著控制角度0 1的增加來增加閥升程的功能?？刂平嵌圈ㄅ客ㄟ^發(fā)動機控制裝置1中的閥控制單元5計算得到，然后被傳送到閥升程調(diào)節(jié)機構(gòu)41。
[0050]閥時期調(diào)節(jié)機構(gòu)42是改變用于開啟進氣閥27和關(guān)閉排氣閥28的時期(即閥時期)的機構(gòu)，并且具有改變凸輪36和38或凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位的功能，用于擺動搖臂35和37。通過改變凸輪36和38或凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位，用于擺動搖臂35和37的時期可以相對于曲軸21的旋轉(zhuǎn)相位而連續(xù)的改變。
[0051]用于閥時期的控制參數(shù)將被表示為相位角θνντ。相位角θνντ指示相對于凸輪軸的相位作為參考，凸輪36和38的相位具有多少提前量或延遲量，并對應(yīng)于進氣閥27的開啟時間和排氣閥28的關(guān)閉時間。相位角θ νντ通過發(fā)動機控制裝置1中的閥控制單元5計算得到，并且被傳送到閥時期調(diào)節(jié)機構(gòu)42。閥時期調(diào)節(jié)機構(gòu)42通過調(diào)節(jié)用于凸輪36和38的相位角θ νντ控制相應(yīng)的閥時期至任何時間。
[0052][1-4.進氣和排氣系統(tǒng)]
[0053]發(fā)動機10的進氣和排氣系統(tǒng)布置有渦輪增壓器(增壓器)30，渦輪增壓器30利用排氣壓力對進入氣缸20的進氣進行增壓。渦輪增壓器30被布置橫過被連接到進氣口 17上游的進氣路徑24和被連接到排氣口 18下游的排氣路徑29。通過排氣路徑29中的排氣壓力驅(qū)動，被設(shè)置給渦輪增壓器30的渦輪(排氣渦輪)30Α旋轉(zhuǎn)，并且將產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩傳送到進氣路徑24中的壓縮器(進氣渦輪(sic))30B。通過力矩的驅(qū)動，壓縮器30B將進氣路徑24內(nèi)的空氣壓縮以將壓縮空氣饋送至下游，從而為氣缸20提供增壓。通過渦輪增壓器30的增壓由發(fā)動機控制裝置1控制。
[0054]在進氣路徑24中相對于壓縮器30B的下游布置有中冷器39，其用于冷卻壓縮空氣。在壓縮器30B的上游布置有用于過濾外部吸入的進氣空氣的空氣過濾器33。進一步地，進氣旁路路徑25被提供，以便將壓縮器30B的上游的進氣路徑24和下游的進氣路徑24連接起來，并且插入進氣旁路路徑25，旁通閥26被提供。流過進氣旁路路徑25的空氣的量根據(jù)旁通閥26的開度被調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)車輛突然減速時，旁通閥26被控制打開，并且具有將提供自壓縮器30B的增壓壓力清除返回至上游側(cè)的功能。需要注意的是，旁通閥26的開啟由發(fā)動機控制裝置1控制。
[0055]節(jié)氣閥體被連接到中冷器39的下游，進氣歧管被連接到節(jié)氣閥體的下游?？呻娍氐墓?jié)氣閥16布置于節(jié)氣閥體內(nèi)。流入進氣歧管的空氣的量依據(jù)節(jié)氣閥16的開度(節(jié)氣閥開度)被調(diào)節(jié)。節(jié)氣閥開度由發(fā)動機控制裝置1控制。
[0056]進氣歧管帶有用于臨時保留流向每個氣缸20的空氣的穩(wěn)壓箱23。穩(wěn)壓箱23的下游的進氣歧管被分支朝向氣缸20的各個進氣口 17，并且穩(wěn)壓箱23位于該分支點處。穩(wěn)壓箱23具有減小氣缸20內(nèi)可能產(chǎn)生的進氣脈動和進氣干涉的功能。
[0057]插入渦輪30A的下游的排氣路徑29，布置催化裝置43。例如，催化裝置43具有去除，分解，和/或移除排氣中的諸如顆粒物質(zhì)(PMs)，氮氧化物(NOx)，一氧化碳(C0)，碳氫化合物(HCs)的成分的功能。在渦輪30A的上游側(cè)，連接有排氣歧管，該排氣歧管被分支朝向氣缸20的各個排氣口 18。
[0058]排氣旁路路徑31被提供，以便將相對于渦輪30A的上游側(cè)的排氣路徑29和下游側(cè)的排氣路徑29連接起來，并且可電控的廢閘閥32被提供，插入排氣旁路路徑31。廢閘閥32為增壓壓力調(diào)節(jié)閥，其通過控制流向渦輪30A的排氣流的量來調(diào)節(jié)增壓壓力。廢閘閥32帶有致動器32b，致動器32b電控閥體32a的位置(即，開口)。致動器32b的運行由發(fā)動機控制裝置1控制。
[0059][1-5.檢測系統(tǒng)]
[0060]在曲軸21的附近布置有發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器44，其檢測曲軸21的轉(zhuǎn)速Ne (單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù))。車輛配置有在車輛內(nèi)任何合適的位置的加速踏板位置傳感器45，檢測加速踏板被壓下多少(加速開度APS)。加速開度APS是指示駕駛員加速或啟動車輛的請求的參數(shù)，換句話說，是與發(fā)動機10的負載P相關(guān)的參數(shù)(發(fā)動機10的輸出請求)。
[0061]在進氣路徑24中布置有空氣流動傳感器46，其檢測進氣流速Q(mào)。進氣流速Q(mào)是指示實際流過空氣過濾器33的空氣的流速的參數(shù)。在穩(wěn)壓箱23內(nèi)布置有進氣歧管壓力傳感器47和進氣溫度傳感器48。進氣歧管壓力傳感器47檢測穩(wěn)壓箱23內(nèi)的壓力，該壓力作為進氣歧管壓力，并且進氣溫度傳感器48檢測穩(wěn)壓箱23內(nèi)的進氣溫度。傳感器44-48所檢測到的相應(yīng)的信息被傳送到發(fā)動機控制裝置1。
[0062][1-6.控制系統(tǒng)]
[0063]具有上述發(fā)動機10被安裝在其中的車輛配備有發(fā)動機控制裝置1。該發(fā)動機控制裝置1被配置為LSI裝置或諸如微處理器、R0M、和RAM的各種部件被安裝在其中的嵌入式電子設(shè)備，并且發(fā)動機控制裝置1被連接到用于被布置于車輛中的車載網(wǎng)絡(luò)的通信線路。
[0064]發(fā)動機控制裝置1是電子控制裝置，其共同控制與發(fā)動機10相關(guān)的多種系統(tǒng)，例如點火系統(tǒng)，燃料系統(tǒng)，進氣和排氣系統(tǒng)，以及閥機構(gòu)系統(tǒng)，并控制諸如要被供應(yīng)給發(fā)動機10中的氣缸20的空氣的量和燃料的量、各個氣缸20的點火時期、以及增壓壓力的各種參數(shù)。上面所描述的傳感器44-48被連接到發(fā)動機控制裝置1的輸入口。提供給發(fā)動機控制裝置1的信息包括加速開度APS、進氣流速Q(mào)、進氣歧管壓力、進氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne等。
[0065]通過發(fā)動機控制裝置1控制的具體參數(shù)包括:要從缸內(nèi)噴射閥11和端口噴射閥12噴射的燃料的量及何時被噴射，通過火花塞22的點火時期，進氣閥27和排氣閥28的閥升程和閥時期，渦輪增壓器30的運行狀態(tài)，節(jié)氣閥16的開度，旁通閥26的開度，和廢閘閥32的開度等。將描述本實施例所采用的三種類型的控制:噴射區(qū)域控制，增壓控制和閥重疊期。
[0066][2.控制概述]
[0067][2-1.噴射區(qū)域控制]
[0068]在噴射區(qū)域控制中，燃料噴射類型根據(jù)發(fā)動機10的運行狀態(tài)和發(fā)動機10所需的輸出的大小進行切換。具體地，例如，基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne，發(fā)動機負載P，空氣的量，填充效率Ec(例如，目標(biāo)填充效率和實際填充效率)和加速開度APS等等，下面的一種模式被選擇:只有端口噴射被實施的“MPI模式”、只有缸內(nèi)噴射被實施的“DI模式”、以及燃料結(jié)合端口噴射和缸內(nèi)噴射而被噴射的“DI+MPI模式”。
[0069]圖3圖解排氣閥28和進氣閥27的打開和關(guān)閉時期、根據(jù)發(fā)動機10的運行狀態(tài)而被選擇的燃料噴射模式、以及在上述模式中的燃料噴射時期的示意圖。在圖中，具有陰影線的矩形表示燃料從端口噴射閥12被噴射出的持續(xù)時間(端口噴射時期)，而白色矩形則表示燃料從缸內(nèi)噴射閥11被噴射出的持續(xù)時間(缸內(nèi)噴射時期)。另外指出，矩形的左邊代表燃料噴射開始，而右邊代表燃料噴射結(jié)束。
[0070]MPI模式為發(fā)動機10的負載低時被選擇的噴射模式。在MPI模式下，從缸內(nèi)噴射閥11的燃料噴射被禁止，并且燃料的整個噴射量是從端口噴射閥12噴射出，以達到所需的輸出。在MPI模式下，自端口噴射閥12噴射燃料的時期(燃料噴射時期)被預(yù)先設(shè)定，并且一旦MPI模式被選擇，燃料在該預(yù)先設(shè)定的噴射時期被噴射。在附圖中，自端口噴射閥12噴射燃料的時期在排氣沖程中被設(shè)置。
[0071]需要注意的是，端口噴射的燃料噴射時期并不僅限于排氣沖程，燃料噴射時期可以被設(shè)定為燃料噴射在位于排氣沖程之前的膨脹沖程的后段，或在進氣沖程期間被發(fā)起。在低負載運行狀態(tài)下，通過端口噴射的增強氣化的優(yōu)點是利用了提高燃料-空氣混合物的均勻性，從而提高排氣性能。在下文中，從端口噴射閥12噴射的燃料的量將被稱為“端口噴射量FP，，。
[0072]DI模式為發(fā)動機10的負載高且發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速低時所被選擇的噴射模式。在DI模式下，自端口噴射閥12的燃料噴射被禁止，并且燃料自缸內(nèi)噴射閥11以下面兩步中分別被噴射:在進氣沖程期間和在壓縮沖程期間，以達到所需的輸出。在DI模式下，對于進氣沖程和壓縮沖程，用于自缸內(nèi)噴射閥11的燃料噴射的各自的時期被預(yù)設(shè)，并且一旦DI模式被選擇，燃料在被預(yù)設(shè)的噴射時期被噴射。
[0073]在缸內(nèi)噴射之后，進氣空氣和燃燒室通過燃料的氣化潛熱被冷卻。這個現(xiàn)象為所知曉的進氣冷卻效果，并且這個效果有利地針對撞擊作用，導(dǎo)致增加的壓縮比。特別地，通過下面兩步分別進行燃料噴射:在進氣沖程期間以及在壓縮沖程期間，能夠最大化進氣冷卻效果。較高的壓縮比增加充氣效率，產(chǎn)生較高的發(fā)動機輸出和導(dǎo)致改善的燃料消耗。進一步，在壓縮沖程期間的燃料噴射改善燃燒并加強抗撞擊性能。
[0074]在低轉(zhuǎn)速下，叫做串漏的現(xiàn)象傾向于在閥重疊期期間發(fā)生，其中，來自進氣口 17的進氣空氣(燃料-空氣混合物)直接進入排氣口 18。串漏允許通過端口噴射閥12供給的燃料通過氣缸20流動到排氣路徑29，從而產(chǎn)生由于燃料的短缺而導(dǎo)致的發(fā)動機輸出的下降，以及由于流動到排氣系統(tǒng)的碳氫化合物而導(dǎo)致的排氣性能的降低。串漏現(xiàn)象傾向于發(fā)生在進氣空氣被渦輪增壓器30壓縮時，尤其當(dāng)發(fā)動機10在低轉(zhuǎn)速時。因此，通過當(dāng)發(fā)動機10的負載高且發(fā)動機10在低轉(zhuǎn)速時禁止端口噴射，串漏被預(yù)防。在下文中，從缸內(nèi)噴射閥11噴射的燃料的量也將被稱為“缸內(nèi)噴射量Fd”。
[0075]DI+MPI模式是當(dāng)發(fā)動機10的運行狀態(tài)不是在低負載下(S卩，當(dāng)MPI模式?jīng)]有被選擇)、且發(fā)動機10的運行狀態(tài)不是在高負載下且在低轉(zhuǎn)速下(即，當(dāng)DI模式?jīng)]有被選擇)時被選擇的噴射模式。在DI+MPI噴射模式下，為了達到所需的輸出，燃料以噴射的量的預(yù)定比例R從缸內(nèi)噴射閥11和從端口噴射閥12被噴射出。換句話說，缸內(nèi)噴射閥11和端口噴射閥12均在單個燃燒循環(huán)內(nèi)被運行，以實現(xiàn)缸內(nèi)噴射和端口噴射兩者。這樣就同時具備了缸內(nèi)噴射和端口噴射的優(yōu)點。
[0076]端口噴射量FP與缸內(nèi)噴射量FD的比例(=Fp/Fd)為預(yù)先設(shè)定的，并且除非該比例被比例更改單元3C(稍后描述)改變，在DI+MPI模式下，從缸內(nèi)噴射閥11和端口噴射閥12噴射的燃料以該比例R進行噴射。端口噴射量FP與缸內(nèi)噴射量FD的比例R被設(shè)置為0<R^ 1的值。換句話說，從缸內(nèi)噴射閥11噴射的燃料比從端口噴射閥12噴射的燃料多。代替比例R，缸內(nèi)噴射量FD與在單個燃燒循環(huán)內(nèi)要被噴射的燃料的總量(總?cè)剂狭縁T，稍后描述)的比例R1 ( = Fd/Ft)，以及端口噴射量FP與總?cè)剂狭縁亦比例(=F P/FT) R2可被預(yù)設(shè)。在這種情況下，R1和R2將滿足下面的條件:R1彡R2并且R = R1+R2。
[0077]進一步，根據(jù)發(fā)動機10的運行狀態(tài)，DI+MPI模式具有兩種類型:第一 DI+MPI模式(下文稱為“DI (進氣)+MPI模式”)，在第一 DI+MPI模式下，燃料僅在進氣沖程期間內(nèi)從缸內(nèi)噴射閥11噴射；以及第二 DI+MPI模式(下文稱為“DI (進氣，壓縮)+MPI模式”)，在第二DI+MPI模式下，燃料分別在下面兩步中從缸內(nèi)噴射閥11被噴射:在進氣沖程期間以及在壓縮沖程期間。當(dāng)發(fā)動機10的運行狀態(tài)在中等負載下或在高負載且高轉(zhuǎn)速下，DI (進氣)+MPI模式被選擇。當(dāng)發(fā)動機10的運行狀態(tài)在高負載且中等轉(zhuǎn)速下，DI (進氣，壓